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Después de que Felix Baumgartner llegase ayer sano y salvo a tierra tras conseguir saltar desde algo más de 39.000 metros de altitud y superar sin ayuda de medios mecánicos la barrera del sonido quedé para cenar con unos amigos. Resulta que hay ciertos aspectos que no han quedado muy claros sobre el tema de la velocidad del sonido, y es normal porque son algo técnicos.

Hoy esas mismas dudas se han replicado en los comentarios del resumen que hemos hecho sobre la misión Red Bull Stratos, y vamos a simplificarlos lo máximo posible para explicarlos e intentar que queden lo más claros posible.

¿Cómo se rompe la barrera del sonido?

Es importantísimo entender cuál es la velocidad del sonido y qué velocidad alcanzó Felix, y desgraciadamente casi no se ha hablado nada sobre el tema. Nosotros lo tocamos un poco por encima, pero creemos que es muy interesante, y por eso vamos a explicarlo más a fondo. La velocidad del sonido es de 1.234,8 km/h y Felix alcanzó 1.342,8 km/h.

Genial, queda superada pero, ¿cuándo superó la barrerá del sonido? A diferencia de lo que podríamos pensar no fue cuando pasó de 1.234,8 km/h, sino cuando superó los 1.082,9 km/h. Esto es debido a que la velocidad del sonido es una referencia que varía según el medio en el que nos movamos, e incluye la temperatura y masa molar si es un gas, que es el caso de Baumgartner.

Cuando decimos que la velocidad del sonido es 1.234,8 km/h lo hacemos para las condiciones típicas a nivel del mar, las cuales Felix no cumplía para nada. Por eso había que calcular sobre la marcha cuál era la velocidad del sonido en el medio en el que se desplazaba.

Esto es importante porque no sólo se ha dicho que alcanzó 1.342,8 km/h, sino que fue un 1,24 Mach. El número Mach se usa para describir de una forma rápida la velocidad a la que se mueve un objeto con respecto al sonido en el medio en el que se desplaza dicho objeto. Por lo tanto no es lo mismo moverse a 1.342,8 km/h en la estratosfera como Felix que en el suelo a nivel del mar. El número Mach es muy fácil de calcular, sólo hay que dividir la velocidad del objeto entre la velocidad del sonido en el medio, por eso:

  • Felix en la estratosfera: La velocidad del sonido es 1.082,9 km/h, por lo tanto Mach=1.342,8/1.082,9=1.24.
  • Caso típico a nivel del mar: La velocidad del sonido es 1.234,8 km/h, por lo tanto Mach=1.342,8/1.234,8=1,08.

Es decir, si hubiésemos tomado la referencia de la velocidad del sonido a nivel del mar, Felix habría conseguido su récord por muy poco, mientras que en el caso real lo hizo por mucho, superando la velocidad del sonido casi en un 25%.

¿Cómo pudo abrir un paracaídas a la velocidad del sonido?

Esta es una gran pregunta. Felix Baumgartner disponía de un sistema de frenado muy sofisticado con un triple paracaídas para evitar cualquier contratiempo. Pero el sistema de frenado más complejo y efectivo con el que contaba era la atmósfera.

Felix saltó desde la estratosfera y llegó a la troposfera antes de tomar tierra, que es la capa más cercana de la atmósfera. En la estratosfera casi no hay rozamiento, y cuando llevó a cabo su salto no tenía forma de parar, ya que casi la única fuerza que actuaba sobre él era la gravedad, produciendo una enorme aceleración que lo atraía sin ningún tipo de freno.

En torno a los 30.000 metros de altitud ya había alcanzado la velocidad del sonido, al llegar a la parte inferior de la estratosfera (unos 20.000 metros) empezó a sufrir mayor rozamiento y a dejar de acelerar y al entrar finalmente en la troposfera el rozamiento era tal que consiguió hacerle frenar hasta unos 277 km/h, velocidad reducida mínima a la que podía abrir su paracaídas.

Cuando se realiza un salto de esta altura el funcionamiento es muy diferente al que podríamos imaginarnos. Al principio la aceleración es altísima, y la velocidad punta se alcanza en sólo unos segundos. En el caso de Felix fueron menos de 40 segundos para llegar a la velocidad del sonido de una caída libre total de algo más de 4 minutos y un salto total de 9 minutos y 3 segundos.

Y esto es lo que necesitas saber si quieres subir a 39.000 metros de altitud y superar la barrera del sonido y lo que tienes que hacer para conseguir frenar y llegar sano y salvo a tierra. Bueno, esto y digamos que unos cuantos cientos de cosas más, pero es un comienzo.

  • fuckyeah93

    Muchas gracias por resolver estas dudas, me iba a quedar con ellas 🙂

  • Fran

    “produciendo una enorme aceleración”

    Permitidme una corrección: en una primera aproximación podríamos decir que la aceleración fue constante en toda la caída y de valor 9,81 m/s^2. Valor de la gravedad terrestre, y aceleración que tiene todo cuerpo en caída libre en la atmósfera.

    Poniéndonos un poco más serios, y teniendo en cuenta que su caída libre se inició a 39.000 metros de altura, podríamos decir que el valor de la gravedad allí (que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al centro de la tierra) es menor que 9,81 m/s^2. Por lo tanto, su movimiento se iniciaría a una aceleración pequeña para ir aumentando a medida que descendía, pero nunca superaría los 9,81 m/s^2

    • Fran

      Añadido: Es la misma aceleración que tiene un lápiz que dejas caer de tu mano al suelo (despreciando los efectos producidos por el rozamiento aerodinámico)

  • Gracias por aclarar conceptos sobre la variación de la velocidad del sonido con las condiciones de la atmósfera.

    Con todo, insisto sobre el mismo punto: la aceleración no es “altísima”, es la común aceleración de la gravedad a esa altura, muy cercana a los 9,81m/s² en la superficie terrestre.
    De hecho, según http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_del_campo_gravitatorio sale una g(39.000m) de 9,69m/s².

    Como muy bien apuntas en el artículo, lo que pasa es que con una atmósfera tan tenue no hay apenas fricción y la aceleración sigue cercana a g durante muchos segundos, hasta alcanzar velocidades “altísimas”, según las fórmulas que usamos en los ejercicios de dinámica en Secundaria.

  • bilicom

    Creo que os habéis dejado fuera un factor muy importante a tener en cuenta en la realización de dicho salto:
    “Hay que tener un par de cojones como los del caballo del Espartero”.

    • Jaja, te voto como comentario del mes.

  • Deivis

    Buenas,

    Yo tengo una pregunta que no consigo resolver.

    ¿A que altura Felix hubiera corrido el peligro de no caer y quedarse orbitando alrededor de la tierra?

    • Jesús

      Lo que tu buscas se llama Linea de Karman y se establece a unos 100 km sobre el nivel del mar. Ahí acaba la atmósfera, no podrías volver ni nadando :).

    • Luis

      Una cosa es la atmósfera y otra la órbita. No hay una altura a la que se hubiera quedado orbitando, aunque estuviera en el infinito sería atraído por la Tierra (suponiendo a esta como el único cuerpo del Universo). Lo que impide la caída de un objeto en órbita es la velocidad tangencial que genera la fuerza centrífuga y compensa la gravedad. En resumen, si estuviera en reposo caería a cualquier altura.

  • Podía haber abierto el paracaídas a menor altura incluso, pues llegaría un punto en el que la velocidad terminal se reduciría a unos 200 km/h.

    • Jesús

      Dicen que lo abrió antes para dejarle el récord de caída libre mas larga a su mentor (el viejecito que salía en los videos).

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