Fenômenos de Transporte - Ondas de Choque

Uma onda de choque é um tipo de perturbação que se propaga. Assim como uma onda qualquer, essa perturbação carrega energia e pode se propagar por um meio (sólido, líquido, gasoso ou plasma) ou em alguns casos na ausência de um meio através de um campo eletromagnético. Essas ondas são caracterizadas por uma abrupta e quase descontínua alteração nas características do meio. Através de um choque sempre há uma rápida elevação na pressão, temperatura e densidade do fluxo. De maneira geral uma onda de choque viaja pela maioria dos meios com uma velocidade maior do que a de ondas comuns. Diferentemente dos solitons (um outro tipo de onda não-linear), a energia de uma onda de choque se dissipa relativamente rápido com a distância. Além disso a onda de expansão que acompanha a onda de choque eventualmente se mescla com a de choque, a cancelando parcialmente. Assim o barulho associado com a passagem de uma aeronave supersônica é o resultado da degradação e fusão da onda de choque com a onda de expansão produzida pela aeronave. Quando uma onda de choque passa pela matéria, a energia total é preservada, mas a energia que poderia ser extraída como trabalho decresce enquanto que a entropia cresce. Este fato cria um força de arraste extra em aeronaves com choques. Analisando as ondas de choque em fluxos supersônicos, observa-se que a mudança abrupta nas características do meio podem ser vistas como uma fase de transição: o diagrama de pressão no tempo de um objeto supersônico se propagando mostra como a transição induzida por choque é análoga uma transição dinâmica de fase.

Quando um objeto ou perturbação se move mais rápido do que a informação que pode ser propagada no meio que o ronda, o fluído próximo ao distúrbio não pode reagir ou “sair do caminho” antes que a perturbação chegue, por isso as propriedades do fluido (densidade, pressão, temperatura, velocidade e número de Mach) variam quase que instantaneamente. Medidas da grossura de ondas de choque no ar