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Come surfare un'onda d'urto supersonica
Le onde d'urto non sono il tipo ordinario di onde sonore. Si verificano nell'aria quando la velocità del gas cambia di più della velocità del suono, di solito quando viene spinto da un corpo solido. Quando ciò accade, le onde sonore non possono sfuggire e quindi formano una regione di alta pressione chiamata fronte d'urto.
È difficile immaginare perché le onde d'urto possano essere utili, ma oggi il compito è reso un po' più semplice da Nick Parziale del California Institute of Technology di Pasadena e da un paio di amici che spiegano come si surfa su di esse.
Per studiare i fenomeni hanno posizionato due sfere di nylon, una più piccola dell'altra, in una galleria del vento supersonica e le hanno fatte esplodere con un colpo d'aria supersonico che viaggiava a Mach 4. Hanno quindi filmato l'onda d'urto risultante con una tecnica nota come fotografia Schlieren
Le palline iniziano a toccarsi ma iniziano subito a separarsi. La cosa interessante è che la traiettoria della palla più piccola segue l'onda di prua creata dalla palla più grande. In altre parole, la palla più piccola naviga sull'onda d'urto creata dal suo partner più grande.
Parziale e co hanno anche creato un modello computerizzato 3D del movimento in cui calcolano la traiettoria delle sfere elaborando le forze aerodinamiche che agiscono su di esse in ogni istante. Dicono che l'effetto sia molto sensibile alla forma e alla geometria del sistema, nel caso stavi pensando di raggiungere la tua tavola da surf.
Pubblicano i risultati sotto forma di video per la Galleria APS 2010 di Fluidodinamica.
Se ti stai chiedendo perché qualcuno dovrebbe essere interessato a questo tipo di fenomeno (a parte la pura curiosità), il surf ad onde d'urto si verifica regolarmente in natura quando un oggetto che si muove a velocità supersonica si rompe. Un esempio ben noto è la rottura dei meteoriti, quando i frammenti infuocati più piccoli navigano sull'onda d'urto del corpo primario creando una sorta di immagine 3D dell'onda di prua.
Rif: arxiv.org/abs/1010.3248 : Indagine sperimentale sul surf da onde d'urto