Viaggiare a velocità supersoniche: quanto è veloce Mach 3

Le velocità supersoniche sono entusiasmanti da ascoltare e da leggere, ma sono anche solo una meraviglia da immaginare! Gli esseri umani hanno creato macchine che ci consentono di viaggiare a velocità incredibili, alcune delle quali viaggiano più velocemente del suono attraverso l’aria stessa. Oggi daremo un’occhiata a Mach 3, uno dei numeri interi delle velocità di Mach, per scoprire quanto è veloce Mach 3. Impareremo anche alcuni veicoli e oggetti correlati e vedremo come si misurano fino alle impressionanti velocità di Mach 3. Iniziamo!

Quanto è veloce Mach 3?

Mach 3 è 2.301 mph, 3.378 piedi al secondo o tre volte la velocità del suono.

Mach 3 è un termine che descrive la velocità di un oggetto o di un fluido rispetto alla velocità del suono. La velocità del suono varia leggermente, a seconda della temperatura e della pressione coinvolte. Nella maggior parte delle situazioni, lo “standard” si riferisce all’aria secca, al livello del mare ea 20°C, che ci dà una velocità standard del suono di circa 767 miglia all’ora, o 1.126 piedi al secondo. Mach 1 è la velocità del suono, quindi Mach 3 sarebbe tre volte la velocità del suono.

Con quella matematica, Mach 3 significa che un oggetto o un fluido si muove a tre volte la velocità del suono in quelle condizioni, che è di circa 2.301 miglia all’ora, o 3.378 piedi al secondo. Per riferimento, Mach 3 è più veloce della velocità di crociera della maggior parte dei jet commerciali, che è di circa Mach 0,8.

Perché si chiama “Mach”?

Forse ti starai chiedendo perché usiamo il termine “Mach” per descrivere la velocità del suono e i suoi multipli. In realtà è un omaggio a uno scienziato di nome Ernst Mach, vissuto in Austria più di un secolo fa. Era affascinato da come le cose si muovono più velocemente del suono, come proiettili e razzi, e da come creano forti rumori e onde d’urto nell’aria.

Il suo lavoro ha ispirato molti altri scienziati e ingegneri che volevano comprendere e progettare veicoli supersonici. Uno di loro era Jakob Ackeret, uno scienziato svizzero che ha inventato il numero di Mach nel 1929. Ackeret ha pensato che sarebbe stato utile avere un modo semplice per confrontare la velocità di qualcosa con la velocità del suono nello stesso ambiente. Il numero di Mach è proprio questo: un numero che ti dice quante volte più velocemente (o più lentamente) qualcosa si sta muovendo rispetto al suono. Non importa quali unità usi finché usi le stesse per entrambe le velocità.

Come e perché viene utilizzato Mach?

Il numero di Mach è molto utile per analizzare come si comportano i fluidi quando si muovono molto velocemente o quando cambiano densità. Il numero di Mach ci aiuta anche a calcolare cose come pressione, temperatura e forza nei fluidi, in particolare tra vari mezzi. Ad esempio, la velocità di Mach nella maggior parte dell’acqua è di 3.315 mph, quasi 5 volte più veloce che nell’aria secca a 20°C.

Questo è importante per studiare il moto di razzi e aerei, che possono viaggiare più velocemente del suono e creare onde d’urto e boom sonici. Inoltre, la velocità di Mach è utile per comprendere e misurare concetti come la compressione, una variabile importante nella dinamica dei fluidi.

Velocità comparabili di oggetti comuni in termini di Mach

Potresti essere curioso di sapere quanto sono veloci alcuni oggetti comuni in termini di Mach. Ecco alcuni esempi di diverse velocità e dei loro equivalenti Mach.

Boeing 747

Un Boeing 747 è uno degli aerei commerciali più popolari al mondo, con una velocità massima di circa 614 mph. Equivale a circa Mach 0.8. Poiché un aereo deve affrontare molta resistenza al vento e trascinamento, salire fino a 30.000 piedi lo aiuta a viaggiare più velocemente, rendendo anche più facile rompere la barriera del suono poiché l’aria è più rarefatta.

Bugatti Chirone

Una Bugatti Chiron è una delle supercar più veloci al mondo e ha una velocità massima di circa 261 mph. Equivale a circa Mach 0,34. Altre supercar con velocità simili avranno velocità Mach simili, sebbene nessuna di esse possa competere con il veicolo terrestre più veloce mai costruito (dai un’occhiata qui sotto).

Proiettile di fucile

Un proiettile di fucile può viaggiare a velocità diverse a seconda del tipo di arma e munizioni, ma una velocità media è di circa 1.700 mph. È equivalente a circa Mach 2.2. In generale, l’aggiunta di ulteriore polvere da sparo senza aumentare la massa di un proiettile aumenterà la velocità di una pistola. Parte del motivo per cui le pistole sono così rumorose è che rompono la barriera del suono!

Treno ad alta velocità

La velocità di un treno ad alta velocità può variare a seconda del paese e della tecnologia, ma la velocità media di un treno proiettile in Giappone è di circa 200 mph. Equivale a circa Mach 0,26.

Corsa

Un corridore medio può correre a velocità diverse a seconda della forma fisica e della resistenza, ma una velocità media è di circa 10 mph. Equivale a circa Mach 0,01. La prossima volta che corri, puoi affermare di correre a 1/100 della velocità del suono. Anche Usain Bolt non può avvicinarsi a rompere la barriera del suono.

Qual è l’essere umano più veloce che può viaggiare (in termini di Mach)?

Terra

Il veicolo terrestre più veloce mai costruito è il Thrust SSC, un’auto a propulsione a reazione che ha rotto la barriera del suono nel 1997. Detiene un record imbattuto per il veicolo terrestre più veloce del mondo, con una velocità media di 763 mph. Equivale a circa Mach 1.02! L’autista del Thrust SSC era Andy Green, un ex pilota della Royal Air Force britannica.

Aria

L’aereo più veloce mai costruito è il North American X-15, un aereo a razzo che volò ai confini dello spazio negli anni ’60. Detiene un record imbattuto per l’aereo con equipaggio più veloce del mondo, con una velocità massima di 4.520 mph, pari a circa Mach 6.7. L’X-15 sembra più un missile che un aereo, e doveva anche essere lanciato da un bombardiere B-52.

Il velivolo con equipaggio “a respirazione d’aria” più veloce, nel senso che utilizza motori a reazione e non razzi, è il Lockheed SR-71 Blackbird, un aereo spia dell’era della Guerra Fredda. Detiene un record ufficiale per l’aereo con equipaggio a respirazione d’aria più veloce del mondo, con una velocità massima di 2.193 mph, o Mach 3.3.

L’aereo civile più veloce mai costruito è il jet supersonico Concorde in pensione. Era uno degli unici due aerei passeggeri supersonici che abbiano mai volato commercialmente. Il Concorde aveva una velocità massima di 1.354 mph. Potrebbe volare da Londra a New York in meno di quattro ore, la metà del tempo di un normale aereo oggi.

Spazio

Quando si tratta di velocità supersoniche, le velocità più elevate saranno quasi sempre nello spazio. Lo spazio non ha aria, il che di conseguenza significa che non c’è suono. Tuttavia, se prendi la velocità relativa di un veicolo spaziale e usi la velocità standard di Mach in aria secca, possiamo facilmente dividere e arrivare a un numero.

Il veicolo spaziale più veloce (e la “cosa” generale) in cui gli umani abbiano mai viaggiato è stato un veicolo spaziale che è andato sulla Luna e ritorno. Il record per il volo spaziale umano più veloce è stato stabilito dall’equipaggio della missione Apollo 10 della NASA nel 1969. Hanno raggiunto una velocità sbalorditiva di 24.791 mph (rispetto alla Terra) mentre tornavano dall’orbita della Luna. È il più veloce che un essere umano abbia mai percorso, ed è equivalente a circa Mach 32,5! Ciò significa che si stavano muovendo a più di 32 volte la velocità del suono nell’atmosfera terrestre. Per metterlo in prospettiva, è più veloce di un proiettile sparato da un fucile, che viaggia a circa Mach 2,5.