E1 Liberação de energia e formação de ondas de choque

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Quando uma quantidade muito grande de energia é liberada em um pequeno volume em um instante quase instantâneo, o ar circundante não tem tempo de se deslocar suavemente: a energia o empurra repentinamente para a frente e o comprime, formando uma frente de pressão extremamente alta que se desprende da fonte e viaja mais rápido que a velocidade do som. Essa onda de choque é o elemento central do modelo, e sua origem é a mesma, independentemente da fonte de energia, química ou nuclear: quanto maior a energia liberada naquele instante, mais violento o impulso inicial e maior a pressão da frente resultante.

À medida que a onda de choque se afasta de sua origem, ela distribui a mesma energia sobre uma esfera cada vez maior, fazendo com que a pressão da frente caia muito mais rapidamente do que se a queda fosse proporcional à simples distância percorrida. Atrás da frente positiva, o ar que foi empurrado para fora eventualmente retorna ao espaço vazio que ocupou, e essa contração gera uma segunda fase, uma fase de sucção, que puxa na direção oposta à da frente inicial.

Quando essa onda de choque encontra uma superfície rígida que não consegue penetrar, ela reflete sobre si mesma. Essa onda refletida pode então se combinar com a onda incidente, elevando a pressão efetiva muito acima da pressão da onda de choque original antes do impacto — o chamado efeito Mach. Esse mesmo mecanismo explica por que a topografia do terreno ou a densidade de uma área urbana concentram os danos em algumas zonas, enquanto outras permanecem protegidas na sombra da onda.

Portanto, esse modelo, que pressupõe uma liberação de energia quase instantânea, explica, em última análise, por que os danos causados ​​por uma explosão dependem não apenas da pressão máxima atingida pela onda de choque em um determinado ponto, mas também de quanto tempo essa pressão continua a exercer força sobre uma estrutura — seu momento linear. E é esse mesmo par de grandezas, pressão máxima e momento linear, que reaparece sempre que outro modelo desse conjunto precisa explicar danos mecânicos.

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