Recentemente, na madrugada de 10 de novembro de 2024, moradores de diversas cidades do Sul de Minas Gerais ficaram intrigados com seguidos tremores e vibrações de terra. Os cientistas afirmam que o fenômeno físico, na verdade, se tratou de sonic boom ou estrondo sônico, resultando de ondas de choques no ar. Mas qual a origem? Neste artigo do Engenharia 360, vamos explorar todas as explicações sobre as possíveis causas desse evento e as implicações de sua ocorrência. Confira!

O que é sonic boom?

O sonic boom, tão citado pela imprensa nesta semana, é também chamado de estrondo sônico, um fenômeno acústico que ocorre quando um objeto, como um avião, viaja através do ar a uma velocidade superior à do som, deslocando-se de maneira tão rápida a criar ondas de choque à sua frente e atrás. É quase como um barco se movendo na água; só que, nesse caso, o elemento não está limitado pelo líquido, com as ondas sendo propagadas livremente no ar.

Vale destacar que, nesse caso, a velocidade crítica medida na atmosfera é Mach 1, de aproximadamente 343 metros por segundo (ou cerca de 1.235 km/h), ao nível do mar e a uma temperatura de 15 °C. Como consequência, o som produzido por esse choque é tão intenso que pode ser descrito como uma explosão em solo - o que explica porque os moradores de Minas Gerais tiveram a impressão de ser um tremor de terra.

Como ocorre o sonic boom?

A explicação mais simples dada pela física para o sonic boom ou estrondo é a seguinte: à medida que a velocidade do objeto aumenta, as ondas de pressão se comprimem e se concentram até se fundirem em uma única onda de choque. Essas ondas viajam à velocidade do som, dando origem ao estrondo característico.

Em termos gráficos, podemos resumir esse fenômeno através do Cone de Mach, ou seja, com as ondas de choque formando uma estrutura cônica ao redor da aeronave. O ângulo desse cone vai depender, claro, da velocidade do objeto em movimento - quanto mais rápido, mais estreita e pontiaguda é a figura.

O estrondo sônico é muito comum durante voos supersônicos. O "rastro" dessa rota é conhecido como "carpete de estrondo", e sua largura depende da altitude do avião. Se o piloto aumentar essa altitude, consegue reduzir a área de impacto desse estrondo, tornando-o mais suave. Geralmente, as aeronaves mais longas tendem a gerar estrondos mais difusos. E tem ainda a questão da Onda-N, de aumento de pressão na ponta do nariz da máquina, seguido por uma diminuição ou pressão negativa na cauda, que deve ser muito levado em conta em projetos de engenharia.

Quais os impactos do estrondo sônico?

O impacto do estrondo sônico pode variar dependendo de sua intensidade. Aviões supersônicos, como o antigo Concorde, não costumam gerar um estrondo forte suficiente (com pressão até 500 Pa) para causar danos a infraestruturas de casas e edifícios, por exemplo - embora possa perturbar moradores de algumas áreas. Já com um voo de F-4, com pressão maior (de 7.000 Pa), o estrondo pode ser assustador e até levar a danos significativos. A temperatura e pressão do ar também devem afetar como essas ondas de choque vão se propagar.

Quando chegam ao solo, as ondas de choque podem causar vibrações como pequenos terremotos. Em alguns casos, se houver um intervalo significativo entre as ondas geradas pelo nariz e pela cauda da aeronave, os observadores podem até ouvir dois estrondos distintos, como um "boom" duplo.

O Centro de Sismologia da Universidade de São Paulo analisou os vários relatos feitos nesta semana por cidadãos de Alfenas, Varginha e Lavras, que sentiram tremores entre fracos e moderados. Algumas pessoas descreveram o evento como perturbador, com móveis balançando e até água em copos mostrando sinais de movimentação. A USP chegou a investigar então se era o caso de terremotos, mas após descartar a detecção de sismos com magnitude necessária para tal (próxima a 4), concluiu-se que poderia ser um caso de sonic boom.

Como mitigar o estrondo sônico?

Nos últimos anos, a engenharia vem investigando como reduzir o impacto do sonic boom ou estrondo sônico. A DARPA (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA) desenvolveu a Plataforma Supersônica Silenciosa, que busca reduzir a intensidade do som gerado durante o voo supersônico. Um dos resultados dessas pesquisas foi o projeto SSBD (Sonic Boom Demonstration Aircraft), que demonstrou uma redução de até um terço no estrondo sônico.

Outro avanço significativo foi o desenvolvimento do "Quiet Spike" pela NASA. Este dispositivo telescópico, instalado no nariz da aeronave, foi projetado para enfraquecer as ondas de choque geradas nas altas velocidades. Os testes realizados com o "Quiet Spike" mostraram promissores resultados na redução do estrondo, permitindo um voo mais silencioso e confortável para as áreas abaixo da trajetória de voo.

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Fontes: G1, Olhar Digital, Wikipédia, Saber Atualizado.

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Eduardo Mikail

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