Calculadora da Velocidade do Som e Mach

A calculadora

O campo superior é a temperatura do ar em Celsius. A partir dela a ferramenta calcula a velocidade do som e a mostra em metros por segundo, milhas por hora, quilômetros por hora e nós. O par de campos inferior recebe uma velocidade em mph e a divide por essa mesma velocidade do som para obter o número de Mach. Mude qualquer entrada e todos os resultados se atualizam ao vivo. Os padrões modelam ar quente ao nível do mar a 20 graus Celsius, onde a velocidade do som é cerca de 343.2 m/s, e uma aeronave a 600 mph, o que dá aproximadamente Mach 0.78.

Por que a temperatura muda a velocidade do som

O som é uma onda de pressão passada adiante por moléculas de ar que colidem umas com as outras. Quanto mais quente o ar, mais rápido essas moléculas já se movem, então elas passam a onda adiante mais cedo e o som viaja mais depressa. O ar frio faz o contrário: moléculas mais lentas, som mais lento. Pressão e altitude quase não importam por si sós, porque o ar mais rarefeito tem tanto menos moléculas quanto mais espaço para elas se moverem mais longe, e esses dois efeitos se cancelam. O que sobra é a temperatura.

É por isso que Mach 1 é mais lento no alto da atmosfera. O ar em altitude de cruzeiro pode ficar perto de menos 50 graus Celsius, onde a velocidade do som cai para cerca de 670 mph, bem abaixo dos cerca de 768 mph do ar quente ao nível do solo. Uma aeronave mantém o mesmo número de Mach com uma velocidade verdadeira menor lá em cima, simplesmente porque a própria barreira do som desceu para encontrá-la.

O que os números de Mach significam

Subsônico cobre tudo abaixo de Mach 1, a faixa onde quase todo voo acontece. Transônico, mais ou menos Mach 0.8 a 1.2, é a zona delicada em que parte do escoamento de ar fica supersônica enquanto o resto permanece abaixo da velocidade do som, e é por isso que os jatos comerciais cruzam logo abaixo dela. Supersônico significa mais rápido que Mach 1, onde a aeronave ultrapassa suas próprias ondas de pressão e produz um estrondo sônico. Hipersônico começa por volta de Mach 5 e traz aquecimento intenso, o regime dos veículos de reentrada e mísseis avançados.

Perguntas frequentes

Qual é a velocidade do som em mph?

A 20 graus Celsius a velocidade do som é cerca de 343 m/s, o que equivale a aproximadamente 768 mph ou 1.236 km/h. O valor sobe com ar mais quente e cai com ar mais frio, então não há um número único e fixo. No congelamento ele cai para cerca de 741 mph.

A velocidade do som muda com a altitude?

Sim, mas a causa é a temperatura, não a altitude em si. O ar fica mais frio conforme você sobe pela troposfera, e o ar mais frio conduz o som mais devagar. Em uma altitude típica de cruzeiro, próxima de menos 50 graus Celsius, a velocidade do som fica em torno de 670 mph, bem abaixo dos 768 mph que você obtém em ar quente ao nível do solo.

O que é Mach 1?

Mach 1 é a velocidade do som no ar ao redor. O número de Mach é uma razão, não uma velocidade fixa: um objeto se move a Mach 1 quando viaja exatamente na velocidade local do som. Como essa velocidade depende da temperatura, Mach 1 corresponde a um número diferente de mph ao nível do mar do que no alto da atmosfera.

Por que Mach 1 é mais lento em grande altitude?

O som viaja por colisões entre moléculas de ar, e moléculas mais quentes se movem mais rápido, então passam a onda de pressão adiante mais depressa. No alto da atmosfera o ar é muito frio, as moléculas são mais lentas e a velocidade do som cai. Como Mach 1 significa apenas a velocidade local do som, o próprio Mach 1 é mais lento lá em cima.

Como você calcula o número de Mach?

Divida a velocidade do objeto pela velocidade local do som, usando as mesmas unidades para ambas. Primeiro encontre a velocidade do som a partir da temperatura do ar, depois converta a velocidade do objeto para m/s e divida. Por exemplo, 600 mph são 268 m/s, e a 20 graus Celsius isso dá Mach 0.78.