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¿Qué es Exactamente una Onda de Choque?

La Wikipedia la definición de una onda de choque resume bastante bien todo lo que he encontrado en internet sobre lo que es una onda de choque es:

Una onda de choque es un tipo de propagación de la perturbación. Como una onda ordinaria, que lleva la energía y se puede propagar a través de un medio (sólido, líquido, gas o plasma) o, en algunos casos, en ausencia de un medio material, a través de un campo como un campo electromagnético. Las ondas de choque se caracteriza por una abrupta, casi discontinuos de cambio en las características del medio. A través de un choque siempre hay un extremadamente rápido aumento en la presión, la temperatura y la densidad del flujo de.... Una onda de choque que viaja a través de la mayoría de los medios de comunicación a una velocidad mayor que la de una onda ordinaria.

A mí, sin embargo, esto no parece ofrecer una definición rigurosa que me permite mirar un montón de propagación de las perturbaciones y ser capaz de clasificar claramente como una onda de choque o (como la Wikipedia pone) un "normal" de la onda. Aunque esta definición proporciona una definición cualitativa de lo que establece una onda de choque aparte de una onda normal, me pregunto si hay una clara diferencia entre una onda de choque normal y a las olas que me permitiría clasificar definitivamente una ola como una o la otra o si existe un espectro continuo de propiedades de onda entre la normal de las olas y las ondas de choque con ningún límite claro entre los dos (como el espectro electromagnético, con sólo arbitrarias fronteras se dibujan entre las distintas clases de ondas EM).

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paisanco Puntos 1693

La primera cosa que distingue a una onda de choque de un "ordinario" de la onda es que la alteración inicial en el medio que provoca una onda de choque siempre está viajando a una velocidad mayor que la velocidad de fase de sonido (o la luz) en el medio. Aviso que me dijo que la luz - que es porque también hay un tipo de electromagnética analógica a una onda de choque conocido como radiación Cherenkov (artículo de Wikipedia está aquí )que se origina cuando una partícula cargada que se desplaza a través de un medio a una velocidad más rápida que la de la velocidad de fase de la luz en el medio (que para muchos medios de comunicación es de una fracción de c).

Por lo que volver a las ondas acústicas en un gas, la característica principal que los divide por una onda de choque normal ola es la termodinámica de los cambios en la presión y la temperatura debido a la ola. Para el común de las ondas (la perturbación menos de la velocidad de fase de sonido), la compresión y rarefacción del gas no implica un cambio en la entropía del gas, así una onda ordinaria es un proceso reversible termodinámicamente hablando.

Para las ondas de choque, este no es el caso. El proceso de compresión y rarefacción causado por una onda de choque es un proceso irreversible - que conduce a un cambio en la entropía del gas.

¿Por qué es este el caso ? Sin entrar demasiado profundo en las matemáticas, que se refiere a su pregunta cómo distintas ondas de choque son de ordinario las ondas de sonido. La zona de discontinuidad es muy fuerte entre la perturbación y las ondas de choque, y los cambios en presión, temperatura y densidad son lo suficientemente grandes como disipadores efectos como la transferencia de calor y de gases de fricción entran en juego.

Las condiciones de frontera que intervienen en el análisis de las ondas de choque son conocidos como el de Rankine-Hugoniot condiciones. El artículo de la Wikipedia sobre Rankine-Hugoniot condiciones es en realidad más detallada acerca de la explicación de ondas de choque que el artículo de la Wikipedia sobre las ondas de choque en sí.

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chrisjlee Puntos 956

Así, las ondas de choque son una especie de mal llamada porque no oscilan, en realidad son una discontinuidad. Una onda de choque es la etapa final de una forma no lineal trae como una ola que ha alcanzado un equilibrio entre el ajuste y la disipación de la energía (es decir, irreversible de transformación de la energía). Un contraste ejemplo sería el de las ondas en el agua, donde no hay suficiente disipación de energía para limitar el ajuste resultante en la onda de rotura (es decir, gorras blancas o las ondas que se surfistas).

En regular los líquidos como nuestra atmósfera, la disipación de la energía surge de los binarios de colisiones de partículas que transformar la mayor parte del flujo de la energía cinética en energía cinética aleatoria (es decir, calor). Las ondas de sonido puede producir calor, pero la principal diferencia es el abrupto y sostenido aumento en el flujo a granel de la velocidad, la densidad y la presión térmica a través de una onda de choque (Obviamente, si uno se mueve bastante lejos de un choque, el sistema asintóticamente volver a un cuasi-equilibrio con el fondo... pero que se está nit-exigente).

En resumen, las ondas de choque son muy diferentes de los "normales" de las ondas, utilizando su terminología.

Actualización
Tengo una más exhaustiva respuesta aquí que da una mejor explicación de ¿qué es exactamente una onda de choque y cómo pueden formar.

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