Calculadora de número Mach

O número Mach é uma razão adimensional que compara a velocidade de um objeto com a velocidade local do som. Mach 1 significa que o objeto se move exatamente à velocidade acústica local, Mach 2 significa o dobro e Mach 0.5, a metade. O conceito é central na aerodinâmica porque as perturbações de pressão mudam de comportamento quando um corpo se aproxima da velocidade do som e a ultrapassa. Aeronaves, foguetes, projéteis, túneis de vento e escoamentos gasosos de alta velocidade costumam ser descritos pelo número Mach. A velocidade do som não é um valor universal fixo. Em um gás ideal, ela depende principalmente da temperatura absoluta e é calculada pela raiz quadrada do produto de gamma, da constante específica do gás e da temperatura em kelvin. Esta calculadora usa os valores do ar seco gamma = 1.4 e R = 287.05 joules por quilograma-kelvin. Ela converte a temperatura Celsius informada para kelvin, calcula a velocidade acústica local e divide a velocidade do objeto em metros por segundo por esse valor. A aproximadamente 20 graus Celsius perto do nível do mar, o som viaja a cerca de 343 metros por segundo. O ar frio tem menor velocidade do som, então a mesma velocidade do objeto resulta em um Mach maior. O ar quente tem velocidade acústica maior e, portanto, produz um Mach menor. A altitude afeta Mach principalmente pela temperatura atmosférica; quando a temperatura é conhecida, as mudanças de pressão e densidade se cancelam na expressão da velocidade acústica do gás ideal. Os regimes de escoamento fornecem classificações gerais úteis. Velocidades abaixo de Mach 0.8 normalmente são chamadas de subsônicas. A região transônica, de aproximadamente Mach 0.8 a 1.2, pode conter escoamentos subsônicos e supersônicos ao redor de partes diferentes do veículo. O escoamento supersônico vai de cerca de Mach 1.2 a Mach 5, com predomínio de ondas de choque e compressibilidade. A partir de Mach 5, usa-se geralmente a classificação hipersônica, com efeitos adicionais de alta temperatura. Esta calculadora é adequada para educação, estimativas preliminares de aviação, planejamento de túneis de vento e comparação de velocidades em diferentes temperaturas. Ela pressupõe ar seco ideal com razão de capacidades térmicas constante. Umidade, composição do gás, temperaturas extremas e gradientes atmosféricos reais podem alterar a velocidade acústica. Para operações de voo, use dados atmosféricos e de aeronaves certificados. O número Mach sozinho também não determina as cargas aerodinâmicas: pressão dinâmica, altitude, geometria, ângulo de ataque e número de Reynolds continuam importantes.