O que é a velocidade do som?

A pergunta geralmente surge quando se pensa no momento em que um avião "rompe a barreira do som". Esse momento ocorre quando sua velocidade de voo corresponde à velocidade do som local, e essa velocidade não é fixa. Na atmosfera padrão, ela é de 340 m/s ao nível do mar (1.225 km/h), 328 m/s a 3.000 m, 316 m/s a 6.000 m e 295 m/s entre 11.000 m e 20.000 m de altitude, onde a temperatura é constante em -56,5 °C. Um caça que acelera em grande altitude atinge Mach 1 a cerca de 1.060 km/h; o mesmo avião precisaria atingir 1.225 km/h ao nível do mar. Por isso pilotos e engenheiros falam em números de Mach em vez de quilômetros por hora: esse número descreve o que acontece com o ar ao redor do avião.

Abaixo de Mach 1, as perturbações de pressão que um avião gera viajam à sua frente e "avisam" o ar para se afastar. Ao atingir a velocidade do som, essas perturbações não conseguem mais ultrapassá-lo; elas se acumulam e formam ondas de choque — primeiro sobre áreas onde o fluxo acelera localmente (a parte superior da asa já pode estar em velocidade supersônica a Mach 0,8, mesmo que o avião em si não esteja), depois no nariz e nas bordas de ataque. A resistência aerodinâmica aumenta fortemente, o centro de pressão se desloca para trás, e as superfícies de controle convencionais perdem eficácia — o que tornava os mergulhos dos caças da Segunda Guerra Mundial tão perigosos. Para um observador no solo, a passagem das ondas de choque é percebida como um estrondo sônico, um duplo estrondo que acompanha o avião durante todo o tempo em que ele mantém velocidade supersônica, não apenas no momento em que rompe Mach 1.

O primeiro voo supersônico documentado em voo horizontal foi o de Chuck Yeager em 14 de outubro de 1947, a bordo do Bell X-1, depois de ser lançado por um B-29 sobre o deserto de Mojave: ele atingiu Mach 1,06, cerca de 1.127 km/h, a 13.100 m de altitude (43.000 ft). O X-1 usava um estabilizador horizontal totalmente móvel, a solução que restaurou a controlabilidade na faixa transônica e que depois foi adotada por todo avião supersônico. O Concorde, o único avião de passageiros a superar regularmente essa velocidade, encerrou suas operações em 2003; caças a superam rotineiramente, e vários projetos de jatos executivos supersônicos tentam trazer a velocidade do som de volta à aviação civil.