¿Qué es un Mach?

Mach es el término coloquial con el que se conoce a la magnitud física Número Mach (M). Una medida de velocidad relativa, definida como el cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en que se mueve dicho objeto.

Perteneciente al campo de la Mecánica de fluidos, este número es muy utilizado en Aeronáutica para comparar el comportamiento de la atmósfera alrededor de una aeronave, en distintas condiciones.


Aunque también se emplea en el estudio de fluidos dentro de toberas, difusores o túneles de viento. Y por supuesto para medir, en determinada circunstancias, la velocidad de un avión.

Número Mach y velocidad del sonido

Como por definición es adimensional, cuando decimos que la velocidad de un avión es Mach 1, o Mach 1,7 lo que estamos expresando es que su velocidad es una vez o uno coma siete veces la velocidad que tiene el sonido en esas condiciones atmosféricas.

De modo que este Número Mach es independiente del sistema de unidades que se emplee, ya que está referido a la velocidad del sonido en ese medio y condiciones.

Lo que de alguna manera relativiza su valor, ya que la velocidad del sonido no es una constante física. Depende de las condiciones atmosféricas (altura sobre el nivel del mar, temperatura de la atmósfera, grado de humedad, presión, etcétera).

Recordamos que la velocidad del sonido en un gas, viene determinada por la expresión:

donde R es la constante de los gases, M es la masa molecular del gas en cuestión (en este caso la mezcla de gases conocida como aire), γ es el coeficiente adiabático, y T es la temperatura absoluta.

Por ejemplo a 1 atmósfera de presión y 15°C de temperatura, la velocidad del sonido es de 340,3 m/ s. Mientras que a 0°C, el sonido se propaga a 331 m/s. Es decir, viaja más lento.

Lo que viene a significar que una velocidad de Mach 1 no equivale siempre a un mismo valor de velocidad expresada en m/s o km/h. Ya que depende de la velocidad del sonido en el fluido donde se haya medido.

En el primer caso Mach 1 sería 340 m/s y Mach 1,7 sería 578,51 m/s. Mientras que en el segundo serían 331 m/s y 562,7 m/s. Es decir que en el segundo caso, el avión iría un 2,7% más lento que en el primero, a pesar de ir al mismo número Mach.

Para que se haga una mejor idea. Un avión que vuela a 1 Mach casi a ras de suelo, a unos 15 ºC de temperatura ambiente, lleva una velocidad de 1225 km/h.

Pero si lo hace también a 1 Mach, ahora en la estratosfera, donde la temperatura es de -56,5 ºC, su velocidad es sólo de 1060 km/h.

Y no es ésta la única propiedad del aire que cambia con estos factores.

Una cuestión de seguridad

Algo que tiene una gran importancia pues cuando se vuela, a los pilotos, les interesa tanto la velocidad real de la nave como su velocidad respecto al sonido.

Y es que el comportamiento del aire ya sabemos que cambia con las condiciones. Lo que puede tener importantes repercusiones en el vuelo del avión al volar a una velocidad parecida.

Por este motivo, siempre que se vuela por encima de Mach 0,7 (velocidad de crucero), lo que se suele indicar es el tanto por ciento de la velocidad del sonido que lleva el móvil en ese momento, y que coincide con la velocidad máxima de las perturbaciones mecánicas en el fluido.

Esta es su gran utilidad. Por eso es una cuestión de seguridad. La del avión y, por ende, la de ellos mismos.

Clasificando los vuelos

A título orientativo la velocidades de vuelo se suelen clasificar de forma cuali y cuantitativa, según esta escala.

VUELO : NÚMERO MACH
Subsónico : M <> 5,0

Una velocidad considerable ésta de Mach 5 pues supone ir a unos 6000 km/h. Lo que no está nada mal.

¿De dónde le viene el nombre?

Como suele ocurrir en estos casos proviene del apellido del científico que lo definió. En esta ocasión, del físico teórico y filósofo austriaco Ernst Mach (1838-1916), de vital importancia en la formulación de la Teoría Especial de la Relatividad (TER) de 1905, del físico Albert Einstein (1879-1951).

No en vano Mach entró en conflicto con la mecánica newtoniana, al rebatir el carácter absoluto que el genio inglés asignó al espacio y al tiempo.

Fueron sus hipótesis las que despertaron en Einstein algunas dudas, acerca de ciertas proposiciones fundamentales de la física clásica.

Las mismas que le marcaron el camino que lo llevaría, de forma inexorable, a la formulación de la teoría especial de la relatividad. Uno de los pilares de la Física Moderna.

Un científico por tanto, Mach, a tener en cuenta. Volverá a aparecer en el blog, junto a una imprescindible pregunta: ¿Qué es la barrera del sonido?