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Calculadora do Número de Mach

Índice

O que é o número de Mach?Como calcular o número de Mach?Exemplo: usando a calculadora do número MachO que são fluxos supersônicos e subsônicos?Perguntas frequentes

A calculadora do número de Mach da Omni determina o número de Mach para a velocidade que você desejar. Se você já se perguntou “qual é a velocidade de voo de uma aeronave que faz estrondos no céu?”, esta calculadora revelará que a velocidade é muito maior do que a velocidade do som. A calculadora também informará a você o significado dos termos supersônico e subsônico! Continue lendo para que você entenda o que é o número de Mach e como ele pode ser calculado.

O que é o número de Mach?

O som viaja em diferentes velocidades em diferentes meios e em diferentes temperaturas, você pode entender melhor esta propriedade acessando a nossa calculadora de velocidade do som em sólidos 🇺🇸. Essa velocidade é comparada com a velocidade de um objeto, como uma aeronave ou um barco. A razão entre a velocidade de um objeto e a velocidade do som é conhecida como número de Mach. O número de Mach é uma quantidade adimensional, ou seja, não possui dimensão. Matematicamente, a equação do número de Mach pode ser escrita como:

M=vcM = \frac{v}{c}

onde vv é a velocidade do objeto e cc é a velocidade do som.

Por padrão, assumimos que a temperatura do ar é 20°C20 \degree C, mas você pode alterá-la no campo Temperatura do ar, para que nossa calculadora se adapte ao novo valor. A velocidade do som no ar, com uma temperatura TT (em °C\degree C), é dada pela fórmula:

c=331,31+T273,15c = 331{,}3 \cdot \sqrt{1+\frac{T}{273{,}15}}

🙋 Se você quiser saber mais sobre essas fórmulas, visite nossa calculadora de velocidade do som!

Como calcular o número de Mach?

Para calcular o número Mach, você deve seguir os passos abaixo:

  • Passo 1: Defina as unidades apropriadas para a velocidade na lista à direita. Se precisar de ajuda com a conversão, você também pode usar nosso conversor de velocidade 🇺🇸.
  • Passo 2: Insira a velocidade do objeto.
  • Passo 3: Insira a velocidade do som.
  • Passo 4: A calculadora do número de Mach agora dirá a você qual é o número de Mach para o objeto fornecido.

Exemplo: usando a calculadora do número Mach

Faça uma estimativa do número de Mach de uma aeronave voando a uma velocidade de 1.500 km/h1.500\ \mathrm{km/h}. Dada a velocidade do som: 343 m/s343\ \mathrm{m/s}.

  • Passo 1: Defina as unidades ou converta ambas as velocidades nas mesmas unidades, por exemplo, m/s. De modo que,

v=1.500 km/h=416,67 m/sv = 1.500\ \mathrm{km/h} = 416{,}67\ \mathrm{m/s}.

  • Passo 2: insira a velocidade da aeronave como 416,67 m/s416{,}67\ \mathrm{m/s}.

  • Passo 3: Insira a velocidade do som como 343 m/s343\ \mathrm{m/s}.

  • Passo 4: O número de Mach ou a velocidade de Mach da aeronave é:

M=416,67343=1,21M = \frac{416{,}67}{343} = 1{,}21

Como alternativa, você também pode estimar a velocidade de uma aeronave usando sua velocidade de Mach. Por exemplo, se a aeronave estiver viajando a 33 Mach. Qual é a velocidade em metros por segundo?

  • Passo 1: Digite o número de Mach como 33.

  • Passo 2: Insira a velocidade do som como 343 m/s343\ \mathrm{m/s}.

  • Passo 3: A calculadora de velocidade de Mach retornará a velocidade da aeronave como 1.029 m/s1.029\ \mathrm{m/s}. Matematicamente, esse resultado é obtido a partir da equação:

v=Mc=3433=1.029 m/sv = M \cdot c = 343 \cdot 3 = 1.029\ \mathrm{m/s}

🔎 O avião voando pode ter uma velocidade diferente da velocidade indicada por um medidor. Essa diferença também está relacionada ao número de Mach. Consulte nossa calculadora de velocidade verdadeira (TAS) 🇺🇸 para saber mais!

O que são fluxos supersônicos e subsônicos?

Bell X-1B
Bell X-1B, a primeira aeronave tripulada a atingir velocidades supersônicas.

A primeira aeronave a quebrar a barreira do som foi um Bell X1 pilotado por Chuck Yeager no ano de 1947. A barreira do som é o termo usado quando uma aeronave está se aproximando da velocidade do som e o número de Mach informa qual é a relação de proporção entre a velocidade da aeronave e a velocidade do som. O número de Mach é usado para caracterizar o fluxo da velocidade nas seguintes categorias:

Faixa de número de Mach

Tipo de fluxo

Tipo de objetos

Exemplos comuns

<0,8

Subsônico

Aviões de passageiros e helicópteros

Dornier 228, Boeing 747-400, Airbus A330-300

0,8-1,2

Transônico

Aeronaves militares de treinamento

M346 Master, T45 Goshawk, B-1B Lancer

1,2-5,0

Supersônico

Aeronaves militares

MiG 21 Fishbed, F 16 Fighting Falcon, Mirage 2000H

5,0-10,0

Hipersônico

Mísseis balísticos, veículos experimentais

Bramhos-II, NASA X15

Confira as calculadoras a seguir para saber mais sobre os incríveis fenômenos que ocorrem no regime de fluxo supersônico:

Perguntas frequentes

Como encontrar o número de Mach de uma aeronave voando a 31.000 pés (aprox. 9 km)?

Para encontrar o número de Mach de uma aeronave comercial voando a 31.000 pés, você precisa:

  1. Considerar a temperatura a 31.000 pés (aprox. 9 km) como: T = -46,42 °C (226,73 K);

  2. Usar a temperatura em Celsius para calcular a velocidade do som:

    c = 331,3⋅√(1+T/(273,15)) = 301,84 m/s

  3. Considerar a velocidade de voo do avião como v = 252,1 m/s (Boeing 787);

  4. Dividir a velocidade do avião pela velocidade do som:

    M = 252,1/301,84 = 0,84

  5. Ótimo, você acabou de encontrar a resposta correta!

Qual é o número de Mach da ISS nesse instante?

O número de Mach da Estação Espacial Internacional (International Space Station) é de impressionantes 22,33! A ISS orbita a Terra com uma velocidade constante de 7,66 km/s, razão pela qual encontramos esse grande número de Mach. Como essa velocidade é constante, e não há ar ou atmosfera na órbita da ISS, os astronautas não sentem nenhum efeito desagradável e a ISS está a salvo de danos estruturais.

O que é o número de Mach na mecânica dos fluidos?

O número de Mach é uma quantidade adimensional. Na mecânica dos fluidos, ele representa a razão da velocidade do fluxo que passa por uma seção do fluido comparada com a velocidade do som local.
Usando o número de Mach, os fluxos podem ser classificados como:

  • Fluxo incompressível: M = 0;
  • Fluxo subsônico: 0 < M < 1;
  • Fluxo transônico: 0,8 ≤ M ≤ 1,2;
  • Fluxo supersônico: M > 1; e
  • Fluxo hipersônico: M > 3.

Qual é o número de Mach da velocidade da luz?

O número de Mach para a velocidade da luz é 873.768! Você pode determinar seu valor considerando as seguintes etapas:

  1. Considere a velocidade da luz no ar como 299.702.547 m/s;
  2. Considere a velocidade do som no ar como 343 m/s;
  3. Divida a velocidade da luz pela velocidade do som; e
  4. É isso! Você descobriu que o número de Mach para a luz é 873.768.

O que pode acontecer se o número de Mach crítico é excedido?

Exceder um número de Mach crítico pode levar a um fenômeno chamado compressibilidade. Quando uma aeronave está sob compressibilidade, as ondas de choque criadas no fluxo de ar a colocam em um mergulho impossível de ser manobrado, estas ondas também podem causar danos à estrutura da aeronave.

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