¿Qué es el número de Mach?
El número de Mach (M) es una magnitud adimensional que expresa la velocidad de un objeto en relación con la velocidad del sonido en el medio que lo rodea. Debe su nombre al físico Ernst Mach y resulta fundamental en aerodinámica y mecánica de fluidos para describir cómo los efectos de compresibilidad influyen en el flujo de aire alrededor de aviones, cohetes y proyectiles.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la velocidad del objeto y la velocidad local del sonido, ambas en metros por segundo (m/s). La velocidad del sonido a nivel del mar en aire seco a 15 °C ronda los 340–343 m/s, pero disminuye con la altitud y la temperatura, así que conviene usar el valor que corresponda a tus condiciones. La calculadora te devuelve el número de Mach y clasifica el régimen del flujo.
La fórmula explicada
El número de Mach es simplemente el cociente \(M = v / a\), donde v es la velocidad del objeto y a es la velocidad del sonido en el mismo medio. Como ambas son velocidades, las unidades se cancelan y M no tiene dimensiones. Si \(M < 1\) el flujo es subsónico, con \(M \approx 1\) es transónico, con \(M > 1\) es supersónico y con \(M > 5\) es hipersónico.
$$M = \frac{\text{Object Speed (m/s)}}{\text{Speed of Sound (m/s)}}$$
Ejemplo resuelto
Un avión vuela a 600 m/s en una zona donde la velocidad local del sonido es de 300 m/s. Entonces $$M = 600 / 300 = 2{,}0.$$ El avión vuela a Mach 2, lo que corresponde al régimen supersónico.
Preguntas frecuentes
¿Cambia la velocidad del sonido? Sí. Depende sobre todo de la temperatura (y, por tanto, de la altitud). A gran altitud la velocidad del sonido es menor, de modo que una misma velocidad verdadera respecto al aire da un número de Mach más alto.
¿Qué es la barrera del sonido? Hace referencia al fuerte aumento de la resistencia aerodinámica cerca de Mach 1 (la región transónica). Romper la barrera del sonido significa acelerar más allá de \(M = 1\).
¿Puedo usar otras unidades? Sí. Mientras la velocidad y la velocidad del sonido se expresen en la misma unidad, el número de Mach es idéntico, ya que las unidades se cancelan.
