Onda de choque

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En la mecánica de fluidos, una parte de la mecánica, una onda de choque es una onda de presión fuerte que a través de explosiones u otros fenómenos produce diferencias de presión extremas. La onda de presión camina como onda de frente por el medio.

Tabla de contenidos

1 Aparición y propiedades fundamentales de ondas de choque
2 Ejemplos
- 2.1 Ondas de choque progresivas
- 2.2 Ondas de choque paradas
3 Usuario en la medicina
4 Véase también
5 Enlaces externos

[editar] Aparición y propiedades fundamentales de ondas de choque

En medios compresibles (gases), se extienden perturbaciones, como por ejemplo variaciones de presión en cuerpos sólidos movidos, a través del medio, como ondas de presión. Estas ondas se mueven por el medio a la velocidad del sonido. Si la perturbación en comparación a la velocidad del sonido se mueve lentamente, la onda de presión le permite que se distribuya nuevamente al medio para que pueda compensar la perturbación y así se comporta igual que un medio incompresible.

Pero si la perturbación se mueve más rápida que la causada por las ondas de presión, la materia del medio en las cercanías del origen de la perturbación no puede reaccionar lo suficiéntemente rapido para evadir a la perturbación. Los tamaños de condiciones (densidad, presión, temperatura, velocidad etc.) por eso nada más cambian casi momentaniamente para adaptarse a la perturbación. Así se producen ondas de perturbación delgadas con presión que aumenta, llamadas ondas de choque, que causan un acaloramiento brusco del material. Al último las ondas de choque decrecen a ondas de presión normales cuando su enegía es absorbida por el medio.

Fenómenos similares no se conocen solamente en la mecánica de fluidos. Por ejemplo: partículas, que en determidados medios como en el agua son acelerados por la velocidad de la luz (velocidad de fase) que ahí vale (en el agua solamente tiene 230.000 km/s), producen efectos choques. Eso es conocido como Radiación de Cherenkov. Hay dos tipos fundamentales de ondas de choque que en la física son equivalentes y solamente se distinguen en la elección del sistema de referencia:

ondas progresivas en medio parado: son producidas por perturbaciones súbitas en un medio, como a través de una explosión o un proyectil. Se mueven a velocidad supersónica.
ondas paradas en medio fluido: son producidas por materia continuamente expulsada de un origen como por ejemplo el viento del sol o los gases tractivos del propulsor de cohetes. Esas ondas pueden alcanzar un estado de equilibrio en el cual limitan la expulsión del viento.

[editar] Ejemplos

[editar] Ondas de choque progresivas

Explosiones, como por ejemplo de bombas que con sus ondas pueden mover objetos y destruirlos. Para esas ondas de detonación existen modelos matemáticos empíricos y teoréticos exactos.
Aviones supersónicos provocan ondas de choque en forma de conos, (Cono de Mach). También meteoritos que entran en la atmósfera producen ondas de choque. Ellas son las responsables por las que se ven los meteores.
En los alrededores del canal del relámpago hay un aire muy caliente que, con ondas de choque, produce el trueno en tormentas. Es decir que es como una explosión a lo largo del canal del relámpago. Debido a las fluctuaciones irregulares que influyen el camino de las ondas, no solo se oye un golpe sino una serie de más o menos golpes fuertes en una distancia lejana.
En el medio interestelar las ondas de choque pueden ser provocadas por Supernovas o por nubes de gas y de polvo (Vía Láctea). Se pueden comprobar en los Rayos X.

[editar] Ondas de choque paradas

Los límites de la Magnetosfera de la Tierra son señaladas con ondas de choque. En esa frontera las partículas del aire del sol son frenadas abruptamente. Como la velocidad media de esas partículas es relativamente más grande que la velocidad del sonido entre el medio movido resultan formaciones de ondas de choque.
En ~ 50-100 UA el viento solar se frena a través del medio interestelar. En el límite de la heliopausa puede aparecer una onda de choque.
En tractivos del propulsor de cohetes pueden aparecer ondas de choque si hay configuraciones con errores. Esas pueden causar que el cohete sea destruido. Las ondas de choque aquí tienen que ser restringidas.

[editar] Usuario en la medicina

En medicina se usan ondas de choque para destrozar cálculos renales (ver litroticia). La terapia extracoporal con ondas de choque también se usa cuando hay que curar fracturas que no sanan de otra manera y en la fisioterapia.