Un bicchiere di vino, stimolato da un suono continuo al giusto tono/frequenza, vibrerà a… tale frequenza che gli stress interni lo distruggeranno.
Photolibrarian/flickr
Il crollo del ponte Tacoma Narrows la mattina del 7 novembre 1940, è l’esempio più iconico di un fallimento spettacolare ponte in tempi moderni., Come terzo ponte sospeso più grande del mondo, dietro solo i ponti George Washington e Golden Gate, collegava Tacoma all’intera penisola di Kitsap a Puget Sound, e aprì al pubblico il 1 luglio 1940. Solo quattro mesi dopo, nelle giuste condizioni di vento, il ponte è stato guidato alla sua frequenza di risonanza, facendolo oscillare e torcere in modo incontrollabile. Dopo aver ondeggiato per oltre un’ora, la sezione centrale è crollata e il ponte è stato distrutto., E ‘ stata una testimonianza del potere della risonanza, ed è stato utilizzato come un classico esempio in fisica e classi di ingegneria in tutto il paese da allora. Sfortunatamente, la storia è un mito completo.
Ogni sistema fisico o oggetto ha una frequenza che è naturalmente inerente ad esso: la sua frequenza di risonanza. Uno swing, ad esempio, ha una certa frequenza in cui puoi guidarlo; da bambino impari a pomparti in tempo con lo swing., Pompa troppo lentamente o troppo in fretta, e non avrai mai costruire velocità, ma se si pompa al giusto ritmo, si può oscillare più in alto i muscoli vi porterà. Frequenze di risonanza possono anche essere disastroso se si costruisce troppa energia vibrazionale in un sistema che non può gestirlo, che è come il suono da solo al giusto passo è in grado di causare un bicchiere di vino in frantumi.
Un bicchiere di vino, stimolato da un suono continuo al giusto tono / frequenza, vibrerà a… tale frequenza che gli stress interni lo distruggeranno.,
Marty33 di YouTube
Ha senso, guardando cosa è successo al ponte, che la risonanza sarebbe il colpevole. E questa è la trappola più facile nella scienza: quando si arriva con una spiegazione che è semplice, convincente, e appare evidente. Perché in questo caso, è completamente sbagliato. Puoi calcolare quale sarebbe la frequenza di risonanza del ponte, e non c’era nulla che guidasse a quella frequenza. Tutto quello che avevi era un vento forte e sostenuto. Infatti, il ponte stesso non era ondulato alla sua frequenza di risonanza a tutti!,
Ma la storia di ciò che stava realmente accadendo era affascinante, e tiene lezioni — lezioni che non abbiamo necessariamente ascoltato — per tutti i ponti che abbiamo costruito da allora.
Capilano bridge a Vancouver, Canada, è uno dei più grandi ponti sospesi pedonali del mondo…. Se si cammina attraverso di essa, lascerete disorientati dalle ondulazioni.
Leonard G. di Wikipedia inglese
Ogni volta che hai un oggetto sospeso tra due punti, è libero di muoversi, vibrare, oscillare, ecc., Ha la sua risposta agli stimoli esterni, proprio come una corda di chitarra vibra in risposta alle eccitazioni esterne. Questo è ciò che il ponte ha fatto la maggior parte del tempo: semplicemente vibrato su e giù come le auto passavano su di esso, come il vento soffiava, eccetera. Ha fatto quello che qualsiasi ponte sospeso avrebbe fatto, solo leggermente più severamente a causa delle misure di risparmio dei costi implementate nella sua costruzione. Strutture come ponti sono particolarmente bravi a spargimento di questo tipo di energia, in modo che, di per sé, non rappresentava alcun pericolo di collasso.,
Ma mentre il vento passava sopra il ponte il 7 novembre, un vento più forte e più sostenuto di quanto non avesse mai sperimentato prima, causando vortici per formare come il vento costante passato sopra il ponte. In piccole dosi, questo non porrebbe molto di un problema, ma dare un”occhiata agli effetti di questi vortici su una struttura nel video qui sotto.
Nel corso del tempo, causano un fenomeno aerodinamico noto come “flutter”, in cui le estremità nella direzione del vento ottengono un movimento extra a dondolo., Ciò fa sì che le porzioni esterne si muovano perpendicolarmente alla direzione del vento, ma fuori fase dal movimento generale su e giù del ponte. Questo fenomeno di flutter è stato conosciuto per essere disastroso per gli aerei, ma non è mai stato visto in un ponte prima. Almeno, non fino a questo punto.
Sotto gli effetti del flutter, le ali degli aerei possono piegarsi o addirittura rompersi completamente. Questo ha lasciato a… la scomparsa di un certo numero di piloti e numerosi incidenti aerei nel corso degli anni.,
Netherlands Aerospace Center/NLR
Quando iniziò l’effetto flutter, uno dei cavi di sospensione in acciaio che sostenevano il ponte si spezzò, rimuovendo l’ultimo grande ostacolo a questo movimento svolazzante. Fu allora che le ondulazioni aggiuntive, in cui i due lati del ponte oscillavano avanti e indietro in armonia l’uno con l’altro, iniziarono sul serio. Con la sostenuta, forti venti, i vortici continui, e nessuna capacità di dissipare quelle forze, dondolo del ponte ha continuato senza sosta, e anche intensificato. Gli ultimi umani sul ponte, i fotografi, sono fuggiti dalla scena.,
Il fotografo Howard Clifford fugge dal Tacoma Narrows Bridge alle 10:45 circa di novembre… 7, pochi minuti prima che la sezione centrale crollasse.
University of Washington Tacoma Narrows Bridge historical archives
Ma non è stata la risonanza a far crollare il ponte, ma piuttosto il dondolio autoindotto!, Senza la capacità di dissipare la sua energia, continuava a torcersi avanti e indietro, e mentre la torsione continuava, continuava a subire danni, proprio come torcere un oggetto solido avanti e indietro lo indebolirà, portando infine alla rottura. Non ha preso alcuna risonanza fantasia per portare il ponte verso il basso, solo una mancanza di lungimiranza di tutti gli effetti che sarebbero in gioco, tecniche di costruzione a buon mercato, e un fallimento per calcolare tutte le forze rilevanti.
Un’ampia sezione della carreggiata in cemento nella campata centrale del nuovo Tacoma (Wash.) Narrows ponte…, sfrecciato in Puget Sound, Novembre. 07, 1940.
Immagine di dominio pubblico, dal Seattle Post-Intelligencer, 1940
Questo non è stato un fallimento totale, tuttavia. Gli ingegneri che hanno studiato il suo collasso hanno iniziato a capire rapidamente il fenomeno; entro 10 anni, hanno avuto un nuovo sotto-campo della scienza da chiamare proprio: aerodinamica del ponte-aeroelastica. Il fenomeno del flutter è ormai ben compreso, ma deve essere ricordato per essere efficace., I due ponti attualmente attraversa il percorso precedente Tacoma Narrows “hanno tosato quei difetti, ma Millennium Bridge di Londra e il ponte di Volgograd della Russia hanno entrambi avuto difetti”flutter”legati esposti nel 21 ° secolo.
Non incolpare resonance per il più famoso ponte-crollo di tutti. La vera causa è molto più spaventosa, e potrebbe influenzare centinaia di ponti in tutto il mondo se mai dimentichiamo di tenere conto, e mitigare, gli effetti svolazzanti che hanno portato questo giù.