La Science détruit le plus grand mythe de tous les temps sur la raison pour laquelle les ponts S’effondrent

l’effondrement du Pont Tacoma Narrows le matin du 7 novembre 1940 est l’exemple le plus emblématique d’une défaillance spectaculaire du pont dans les temps modernes., En tant que troisième plus grand pont suspendu au monde, derrière les ponts George Washington et Golden Gate, il reliait Tacoma à toute la péninsule de Kitsap dans le Puget Sound et ouvrit ses portes au public le 1er Juillet 1940. À peine quatre mois plus tard, dans les bonnes conditions de vent, le pont a été entraîné à sa fréquence de résonance, le faisant osciller et se tordre de manière incontrôlable. Après avoir ondulé pendant plus d’une heure, la section centrale s’est effondrée et le pont a été détruit., C’était un témoignage de la puissance de la résonance, et a été utilisé comme un exemple classique dans les cours de physique et d’ingénierie à travers le pays depuis. Malheureusement, l’histoire est un mythe.

tout système physique ou objet a une fréquence qui lui est naturellement inhérente: sa fréquence de résonance. Une balançoire, par exemple, a une certaine fréquence à laquelle vous pouvez la conduire; en tant qu’enfant, vous apprenez à vous pomper à temps avec la balançoire., Pompez trop lentement ou trop rapidement, et vous n »accumulerez jamais de vitesse, mais si vous pompez au bon rythme, vous pouvez vous balancer aussi haut que vos muscles vous le mèneront. Les fréquences de résonance peuvent également être désastreuses si vous accumulez trop d »énergie vibratoire dans un système qui ne peut pas le gérer, qui est la façon dont le son seul à juste la bonne hauteur est capable de provoquer un verre de vin à se briser.

Il est logique, en regardant ce qui est arrivé au pont, que la résonance serait le coupable. Et c »est l » écueil le plus facile de la science: quand vous venez avec une explication qui est simple, convaincant, et semble évident. Parce que dans ce cas, il est complètement faux. Vous pouvez calculer quelle serait la fréquence de résonance du pont, et il n’y avait rien qui conduisait à cette fréquence. Tout ce que vous aviez était un vent soutenu et fort. En fait, le pont lui-même n »était pas ondulant à sa fréquence de résonance du tout!,

Mais l’histoire de ce qui se passait réellement était fascinante, et contient des leçons — leçons que nous n’avons pas nécessairement écoutées — pour tous les ponts que nous avons construits depuis.

chaque fois que vous avez un objet suspendu entre deux points, il est libre de se déplacer, vibrer, osciller, etc., Il a sa propre réponse aux stimuli extérieurs, tout comme une corde de guitare vibre en réponse aux excitations extérieures. C  » est ce que le pont a fait la plupart du temps: il a simplement vibré de haut en bas lorsque les voitures passaient dessus, comme le vent soufflait, etc. Il a fait ce que tout pont suspendu ferait, seulement un peu plus sévèrement en raison des mesures d’économie mises en œuvre dans sa construction. Les Structures comme les ponts sont particulièrement efficaces pour évacuer ce type d’énergie, de sorte que, à elles seules, elles ne présentent aucun danger d’effondrement.,

Mais alors que le vent passait sur le pont le 7 novembre, un vent plus fort et plus soutenu qu’il n’avait jamais connu auparavant, provoquant la formation de tourbillons lorsque le vent régulier passait sur le pont. À petites doses, cela ne poserait pas beaucoup de problème, mais jetez un oeil aux effets de ces tourbillons sur une structure dans la vidéo ci-dessous.

Au fil du temps, ils provoquent un phénomène aérodynamique connu sous le nom de « flutter », où les extrémités dans la direction du vent obtiennent un mouvement de balancement supplémentaire pour eux., Cela fait que les parties extérieures se déplacent perpendiculairement à la direction du vent, mais hors de phase par rapport au mouvement global de haut en bas du pont. Ce phénomène de flutter est connu pour être désastreux pour les avions, mais il n’a jamais été vu dans un pont auparavant. Au moins, pas à ce point.

lorsque l’effet de flottement a commencé, l’un des câbles de suspension en acier supportant le pont s’est cassé, supprimant le dernier obstacle majeur à ce mouvement de flottement. C’est alors que les ondulations supplémentaires, où les deux côtés du pont se balançaient d’avant en arrière en harmonie l’un avec l’autre, ont commencé sérieusement. Avec les vents soutenus et forts, les tourbillons continus et l »absence de capacité à dissiper ces forces, le basculement du pont a continué sans relâche, et même intensifié. Les derniers humains sur le pont, les photographes, ont fui les lieux.,

Mais ce n »était pas la résonance qui a fait tomber le pont, mais plutôt le basculement auto-induit!, Sans capacité à dissiper son énergie, il a juste continué à se tordre d’avant en arrière, et comme la torsion a continué, il a continué à subir des dommages, tout comme la torsion d’un objet solide d’avant en arrière l’affaiblira, conduisant éventuellement à sa rupture. Il n  » a pas pris de résonance de fantaisie pour faire tomber le pont, juste un manque de prévoyance de tous les effets qui seraient en jeu, techniques de construction bon marché, et un échec à calculer toutes les forces pertinentes.

Ce n’était »t un échec total, cependant. Les ingénieurs qui ont étudié son effondrement ont commencé à comprendre le phénomène rapidement; en 10 ans, ils avaient un nouveau sous-domaine de la science à appeler leur propre: aérodynamique des ponts-aéroélastiques. Le phénomène du flutter est maintenant bien compris, mais il faut s’en souvenir pour être efficace., Les deux ponts enjambant actuellement le chemin précédent de Tacoma Narrows ont tondu ces défauts, mais le Millennium Bridge de Londres et le Volgograd Bridge de la Russie ont tous deux eu des défauts liés au »flutter »exposés au 21e siècle.

ne blâmez pas la résonance pour l’effondrement de pont le plus célèbre de tous. La véritable cause est beaucoup plus effrayante et pourrait affecter des centaines de ponts à travers le monde si jamais nous oublions de rendre compte et d’atténuer les effets de flottement qui ont fait tomber celui-ci.