La misurazione della velocità relativa nel flusso supersonico è qualitativamente diversa dal flusso subsonico. Nel flusso supersonico, un'onda d'urto dell'arco si forma davanti al tubo di Pitot. Di conseguenza, la pressione totale misurata al naso della sonda di Pitot in flusso supersonico non sarà lo stesso valore di quella associata alla pressione del flusso libero. Ecco perché viene applicata una teoria delle onde d'urto separata per correlare la misurazione del tubo di Pitot a un numero di Mach a flusso libero
La formula di Pitot di Rayleigh mette in relazione la pressione di Pitot (pressione di ristagno a valle del normale shock) e la pressione statica di freestream, al numero di Mach di freestream. Pertanto viene utilizzato per calcolare il numero di Mach del flusso a monte quando la pressione di Pitot e la pressione statica a flusso libero sono note.