egy század őrlovas patái alatt
Összeomlott a szentpétervári Fontanka folyón átívelő egyiptomi híd.
Képzeld el, hogy egy lengő fa léchídon állsz. Nyilvánvaló, hogy ha a híd imbolygásával időben elkezd imbolyogni, a híd még jobban inogni kezd.
Az igazi modern hidak valójában szabad szemmel is észrevehetetlenül oszcillálnak. Az építészek tudják, hogy a rezonancia jelensége (vagyis a természetes frekvencia egybeesése a külső hatások gyakoriságával) katasztrofális következményekkel járhat.
Egyiptomi lánchíd a Fontanka felett
Tehát 1905. február 2-án az Egyiptomi híd Szentpétervár városában összeomlott, amikor egy lovasszázad haladt át rajta. A feltételezések szerint az incidens oka az volt, hogy a lovasok, miközben lovaikon ágaskodtak, rezonanciába kerültek a híd saját rezgéseivel.
Az iskolai fizikaórákon a rezonancia jelenségének tanulmányozásakor gyakran hoznak példát erre a pusztításra, amikor a lóőrezred egy százada „lépésben” haladt át a hídon az egyik irányba, és 11 szán az ellenkező irányba. .
Egy katonai osztag jellemzően 120 lépést tesz meg percenként, és ez a frekvencia (2 Hz) egybeesett a szerkezet természetes frekvenciájával. Minden lépéssel nőtt a fesztáv rezgési tartománya, végül a híd nem bírta. A híd visszhangzott és összeomlott. Egyike volt a város öt függőhídjának.
A híd teljes fedélzete a korlátokkal és a rögzítésekkel együtt eltörte a láncokat és az öntöttvas tartó egy részét, áttörte a jeget és a folyó fenekén kötött ki.
Szerencsére személyi sérülés nem történt, mindenkinek sikerült kijutnia a partra. A hivatalos információk szerint súlyos sérülés nem történt.
Ezt követően a katonaságnak megtiltották, hogy a hidakon lépésben átmenjenek. Még egy speciális parancs is elhangzott: „Lépj ellentmondásba!”
Egyiptomi híd a Fontanka folyón. A híd nevét egyedi kialakításáról kapta.
Jelenleg csak a szfinxek maradtak meg az első hídból. Most ez a híd se nem lánc, se nem felfüggesztés.
1940-ben pedig a Tacoma-híd az USA-ban a rezonáns rezgések miatt összeomlott. A képen látható, hogyan volt „csavarva”.
A Tacoma Narrows Bridge (Tacoma Bridge) a függőhídszerkezetek kategóriájába tartozik. Az Amerikai Egyesült Államokban, Washington államban található. A Tacoma Narrows-on keresztül húzódik, amely viszont a Puget South Sound része.
A teremtés története
Kezdetben az orosz származású Leon-Solomon Moiseev tervei szerint épült. Tervezőmérnökként, hídépítőként, a közélet aktív szereplőjeként ismert. A Tacoma-híd 1940 júliusában nyílt meg a forgalom előtt. Az építők már az építkezés során észlelték a híd útfelületének vibrációját, kilengését, amikor megerősödött a szél. Ennek oka a nem kellően magas merevítő gerenda. A mindennapi életben a hidat „Galloping Gertie”-nek kezdték hívni.
A híd jellemzői
A Tacoma-híd építésekor figyelemre méltó építmény volt. Függesztett (kábeltartós) háromnyílású szerkezet volt. Teljes hossza 1810 méter volt. A központi függesztett fesztáv hossza pedig 854 méter. A híd körülbelül 12 méter széles volt. A fő tartókábelek átmérője 438 milliméter volt. A merevítő gerenda 2,44 méteres magasságot ért el, amit később téves számításként ismertek fel. A hídszerkezetet betontartókra (bikára) álló acéloszlopok támasztották alá.
Összeomlás
1940. november 7-én, amikor a működési időszak mindössze négy hónap volt, megsemmisült a Tacoma-híd. Ezen a napon a szél sebessége elérte a 65 km/h-t. Tekintettel arra, hogy aznap minimális forgalom volt a hídon, ez lehetővé tette az áldozatok elkerülését.
A dinamika pusztításának tényét filmen örökítették meg. Ez lehetővé tette ennek a folyamatnak a későbbi alapos tanulmányozását és vizsgálatát. A Tacoma Narrows Bridge-ről készült híradók és fényképek a pusztulás folyamatában valóban nagyon lenyűgözőek.
A filmet felhasználták a nemzetközileg is elismert The Tacoma Narrows Bridge Collapse című dokumentumfilm elkészítéséhez.
A pusztulás okai
A kutatási eredmények és a dokumentációs anyagok tanulmányozása alapján megállapították, hogy a balesethez vezető fő tényező az erős szél okozta extrém dinamikus torziós rezgések voltak. Megállapítást nyert, hogy a Tacoma Bridge projektet csak a statisztikai és a szélterhelések figyelembevételével számították ki és tervezték. Az aerodinamikai tényezők lehetséges hatását a kialakítására azonban nem vizsgálták.
A hídfedélzet vibrációja miatt keletkezett A kábelek függőleges rezgése miatt erősödni kezdett. A híd egyik oldalán a kábel meggyengülése, a másik oldalon a feszültség torziós jelenségeket idézett elő, ami a pilonok dőléséhez és ennek következtében a középső fesztáv felfüggesztéseinek töréséhez vezetett. A híd szerkezetileg túl rugalmasnak bizonyult, kevéssé ellenálló a dinamikus erők elnyelésével szemben.
A felvételek rögzítik, hogy a híd imbolyogni kezdett, amikor a szél sebessége körülbelül 19 méter másodpercenként. Bár a projektben a széllel szembeni ellenállását másodpercenként 50 méter alapján számították ki.
Következtetések
A Tacoma híd lerombolása arra kényszerítette a hídtervezőket (és másokat), hogy kutatásokat kezdjenek az aerodinamika, a szerkezetek és szerkezetek aerodinamikai stabilitása terén. Ez a hosszú fesztávolságú hidak tervezésével kapcsolatos gondolkodás megváltozásához vezetett.
Elméletileg az okot a kényszerű mechanikai rezonancia jelenségeként kezdték kijelölni. A gyakorlatban azonban úgy gondolják, hogy az ún. aeroelasztikus lebegés (torziós rezgések) a szélterhelések tervezési szakaszában történő elégtelen számítása miatt.
Új híd
Az összedőlt szerkezet bontása a baleset után azonnal megkezdődött. A pilonokat és az oldalfeszközöket leszerelték. Ez a folyamat egészen 1943-ig tartott, amikor is megkezdődött egy új híd építése. Felhasználták a pilonok alapjait, horgonycsonkjait és néhány egyéb alkatrészt a régi szerkezetből. Az újjáépített hidat 1950 októberében helyezték üzembe. Akkoriban ez lett a világ harmadik függőhídja (1822 méteres hossza alapján).
Az aerodinamikai jellegű terhelések átadása és csökkentése érdekében az elemeibe nyitott típusú rácsos tartókat vezettek be. Kiegészítő merevítők telepítve. Kompenzációs hézagokkal és rezgéscsillapító rendszerekkel van felszerelve. A híd akár 60 ezer autót is szállíthatna naponta.
2007-ben a meglévővel párhuzamosan újabb híd épült. Az építkezés célja az autópálya kapacitásának növelése. Hossza 1645,9 m, szélessége 853,4 m A pilonok magassága 155,4 méter.
Idén augusztus 14-én a legfrissebb adatok szerint összeomlott egy közúti híd Genovában, 42-en lettek a katasztrófa áldozatai; Míg a mérnökök és a nyomozók azt vizsgálják, hogy ez miért és hogyan történt, az Around the World úgy döntött, hogy felidézi és felsorolja a hídomlások fő lehetséges okait, valamint az ilyen összeomlások múltbeli figyelemre méltó példáit.
Az emberiség több mint háromezer éve kezdett hidakat építeni, ami lehetővé teszi, hogy a híd megszerezze a megtisztelő címet. Sőt, sok híd, amelyet évezredekkel ezelőtt építettek - főleg a rómaiak, akik elképesztő magasságokat értek el a hídépítés terén - ma is áll, sőt betölti funkcióját.
De mint minden mérnöki építmény, a híd is összeomolhat, ami gyakran megtörtént az elmúlt háromezer évben. És az is jó, ha éppen az építési folyamatban van. Rosszabb, ha ez a munka befejezése után történik.
Miért rombolják le a hidakat? Gyakran több ok is lehet egyszerre, és ezek sikeresen kiegészítve egymást, katasztrófához vezetnek. Például a mérnök rosszul végezte a számításokat, az építők spóroltak az anyagokkal vagy megsértették az építési technológiát, majd a hidat nem megfelelően üzemeltették, és a végén összeomlott, amikor túlságosan megterhelt vonat vagy nagyszámú autó vagy ember haladt át rajta. rossz idő. A legtöbb esetben azonban az egyik ok a fő ok.
Tervezési és működési hibák és túlzott kopás
Talán a tervezési hibákat lehet az összes mérnöki építmény - harangtornyok, erődfalak vagy hidak - megsemmisülésének elsődleges okának nevezni. Ezenkívül a probléma azonnal vagy bizonyos feltételek mellett az építkezés befejezése után jelentkezhet. Pontosan ez történt például a skóciai Firth of Tay feletti vasúti híddal 1879-ben. Thomas Bautsch mérnök, a projekt szerzője, aki lovaggá ütötte a projektet, a projekt létrehozásakor nem vette figyelembe a szélterhelést, és túl vékonyra tervezte a hídtartókat tartó támasztékokat. Ehhez járul még az anyagok és a munka rossz minősége. Ennek eredményeként 1879. december 28-án este (két évvel az építkezés befejezése után) egy heves viharban (a Beaufort-skála szerint 12-ből 10) egy 75 fős szerelvény a hídra hajtott, és hamarosan a hídon találta magát. víz: a világ akkori leghosszabb hídjának fesztávjai (kb. 3000 méter) a kocsikkal és a mozdonyral együtt a folyóba omlottak.
Így nézett ki a híd néhány héttel az összeomlás után. Ma szerkezeteit szétszedték, de a támasztékok maradványai még mindig láthatók
De szerencsésebbek voltak a Tacoma Narrows-on átívelő közúti függőhíd használói, a Washington állambeli Tacoma városa (USA) és a Kitsup-félsziget között. Ezzel a hosszú és meglehetősen elegáns szerkezettel kapcsolatos problémák már az építési szakaszban ismertté váltak: a hidat építő munkások észrevették, hogy amikor a szorosban feltámad az oldalszél, az útfelület vibrálni, hajladozni kezdett. Emiatt a hidat „Galloping Gertie”-nek is becézték. (Györgő Gertie). Ez azonban nem akadályozta meg az építkezés befejezését és a híd 1940. július 1-jei felavatását. Sőt, bár az útfelület szélben fellépő vibrációi szabad szemmel is észrevehetők voltak, és azonnal aggodalomra adnak okot a mérnökök, a hatósági ellenőrök és a járművezetők körében, a hidat teljesen biztonságosnak ítélték. Működésével egyidejűleg megoldásokat dolgoztak ki a problémára. mi volt a probléma? A helyzet az, hogy az építkezés során akkoriban fejlett tömör szénacél gerendákat használtak, amelyekre az útburkolatot fektették. Ha hagyományosabb átmenő gerendákat alkalmaznának, a hídon átfújó szél áthaladna rajtuk, a tömör gerendák pedig eltérítenék a fent és lent lévő légáramlásokat, és így mozgásba lendítenék az úttestet. A hiányosság kijavítását célzó projekteket még a teljes átgondolásra sem volt idő: ugyanezen év november 7-én, 1940. a szorosban a szél 18 m/s-ra (körülbelül 64 km/h-ra) erős, de nem katasztrofális; 8 pont a Beaufort-skála), és a végén lévő híd nem bírta a végén: a kábelek szétszakadtak, és az útburkolat a csodával határos módon megszökött sofőr autójával együtt a szorosba zuhant; Egy kutya meghalt, amikor véletlenül felszaladt a hídra. És egyedi felvételeket kaptunk – egy helyi lakos készítette őket, aki véletlenül aznap a hídnál volt kamerával.
RezonanciaA hídroncsolás egyik legismertebb, bár nem a leggyakoribb oka a rezonancia, vagyis az a jelenség, amikor egy rendszer (esetünkben a hídszerkezet) rezgési amplitúdója meredeken megnövekszik időszakos külső hatások hatására. befolyás. Az iskolában ezt a jelenséget még a fizikaórákon is megmagyarázzák, példaként hozva azt a történetet, hogy egy katonák különítménye, lépésben haladva, összeomolhat egy hidat. Valójában két ok találkozik itt: tervezési hibák és nem megfelelő működés; Néha rossz időjárás is közrejátszhat. Pontosan ez történt a fent említett Tacoma Narrows Bridge-nél. A rezonanciát gyakran emlegetik a szentpétervári egyiptomi lánchíd 1905. február 2-i összeomlásának okaként, amikor a Life Guards lógránátos-ezred követte, bár az incidens okait vizsgáló bizottság jelezte, hogy az alacsony minőség a lánc vasa volt a hibás Sajnos nem minden ilyen katasztrófa következik be emberéletek nélkül. A rekord halálos áldozatok száma a Maine folyón átívelő függőhíd pusztulása volt a közép-franciaországi Angers városában 1850. április 16-án, amikor több mint 200 katona vesztette életét a hídon átsétálva zivatarban és erős szélben. . Az egyik első ilyen eset az angliai Broughton Bridge összeomlása volt Manchester közelében 19 évvel korábban. Aztán nem halt meg senki, bár a 74 katona közül kettő tucatnyian megsérültek a vízbe eséskor, és megjelent egy csapat a hadseregben szünet lépés(„menj ki a lépésből”), hidakon való átkeléskor használják, különösen függőhidaknál, amelyek érzékenyebbek a rezonanciára. Az Angers-i katonák egyébként végrehajtottak egy ilyen parancsot, de ez nem mentette meg őket a bajtól. |
A megengedett terhelés túllépése
Szigorúan véve a megengedett terhelés túllépése is az üzemeltetési szabályok megsértésének minősül, bár főszabály szerint ez nem olyan szabályok figyelmen kívül hagyásának és józan ész okainak a következménye, mint a nem időszerű javítás vagy az előírásokat megsértő javítások elvégzése (amely tönkretette a 710 méteres híd a folyón 2011-ben Mahakam Borneo szigetének indonéziai részén), de véletlenül. Pontosan így tudjuk értékelni például azt, ami 1967. december 15-én, pénteken helyi idő szerint 17:00-kor történt az Ezüsthíddal. (Ezüst híd) az Ohio folyón át, összekötve Ohio és Nyugat-Virginia államokat. Az 1928-ban épült híd az autópálya része volt Amerikai 35-ös útés nagy népszerűségnek örvendett, ami abban is megmutatkozott, hogy rendszeresen sűrű forgalom haladt át rajta. Az ünnepeket megelőző hetekben még a szokásosnál is megnőtt a forgalom, a tragédia karácsony előtt tíz nappal egy péntek este történt. A híd az egyik felfüggesztő rúd megsemmisülése miatt omlott össze, amellyel az útburkolatot a kábelekhez rögzítették, mögötte pedig a többi hídszerkezet omlani kezdett - a teljes pusztítás körülbelül egy percig tartott. Ennek eredményeként 46 ember halt meg.
Az illinoisi Dixon államban történt hídomlásban elhunytak legpontosabb listája 46 nevet tartalmaz, és közülük 37 nő volt, vagyis 80%. Ráadásul a halottak közül 19 21 év alatti volt. Ennek az aránytalanságnak az az oka, hogy a nők és a gyerekek előre mehettek, hogy jobban lássák a keresztelő szertartást a folyó vizében - pontosan azon az oldalsó sétányon, ahol a legnagyobb tömeg összpontosult. Nehéz ruhák, felülről zuhanó emberek és a szerencsétlenül járt híd szerkezetei befejezték a munkát.
Egy másik példa szintén Amerikából - Dixon városából, Illinois államból. 1874. május eleje meleg és napsütéses volt, ezért a helyi baptista gyülekezet lelkipásztora úgy döntött, hogy a hónap első vasárnapján, 4-én a közösség hat új tagjának a Szikla-folyó vizében keresztelő szertartást tart. A kényelmes helyszín a híd közelében volt, és az ilyen szertartások általában felkeltették a városlakók figyelmét (1874-ben alig több mint 4000 lakosú vidéki városban kevés alternatív szórakozási lehetőség volt). A híd öt évvel korábban épült, és az akkoriban újdonságnak számító, népszerű rácsos kialakítású volt, ami lehetővé tette, hogy rövid fém alkatrészekből hosszú kereszteződéseket szereljenek össze, és ezáltal kevesebb pénzt költsenek el, és nehezen megközelíthető helyeken hidakat építsenek.
Vasárnap délelőtt 150-200 ember gyűlt össze a hídon, mindenki vasárnapra öltözött, a legtöbb ember a híd egyik végén, egy nyíláson belül koncentrálódott. A lelkész teátrális szünetet tartott, mielőtt a megkeresztelt személyt a folyó vizébe mártotta volna. A beállt csendben hirtelen erős csikorgás hallatszott, és a híd fesztávja zuhanni kezdett a rajta összegyűlt emberekkel együtt (férfiak, nők, nehéz ruhás krinolinos és alsószoknyás, gyerekek, köztük kicsik is), akik berepültek. a vizet öt méternél magasabb magasságból. Körülbelül 50 ember halt meg. Hivatalosan az incidens oka a híd tervezése volt, de a tragédia nem történt volna meg, ha nincs túlterhelve, és egyenetlenül.
Hadviselés és terrorizmus
Az összes fent leírt esetben a hidak tönkrementek az emberek nem szándékos cselekedetei miatt. De ez nem mindig történik meg; Az emberiség történetében ez leggyakrabban háborúk során történt, és a legtöbb hidat a 20. században rombolták le a második világháború idején légicsapások vagy ágyúzás következtében - akár a csapatok előrenyomulásának megállítása, akár az ellenség gazdasági tevékenységének megzavarása érdekében. Így a Köln központjában 1907–1911 között épült Hohenzollern híd lehetővé tette a közúti, vasúti és gyalogos forgalom áthaladását a Rajnán, ezért a Harmadik Birodalom infrastruktúrájának lényeges elemének számított - a háború alatt ez volt a legforgalmasabb. vasúti híd Németországban. Nem meglepő, hogy 1942 óta a szövetségesek légitámadásokkal próbálják megsemmisíteni. A levegőből azonban soha nem tudták teljesen letiltani – a híd csak 1945. március 6-án omlott a Rajna vizébe, amikor is amerikai szapperek felrobbantották.
A Hohenzollern-híd két hónappal a háború vége előtt megsemmisült (a képen középen) nem sokkal a németországi ellenségeskedés befejezése után kezdték helyreállítani. 1948-ban pedig már megindult a vasúti forgalom mellette. Az autósort más útvonalra húzták, a pályáktól balra és jobbra pedig most gyalog- és kerékpárutak húzódnak, ahonnan pazar kilátás nyílik a városra általában és a kölni dómra.
A hidakat azonban a második világháború befejezése után is folyamatosan pusztították a légibombázások és robbanások – ez a sors jutott például a szerbiai Újvidék város igen szép felvonós Szabadság-hídjára 1999-ben, a NATO katonasága idején. a Jugoszlávia elleni hadművelet (a hidat azonban 2005-ben helyreállították).
A híd összeomlik az irodalombanA híd gyakran vált irodalmi művek hősévé, néhányan az átkelő pusztulását írták le. Így a 19. század második felének skót költője, William McGalagony megírta „A Tay folyón átívelő híd roncsa” című költeményét, amelyet fentebb tárgyaltunk. A vers arról híres, hogy a brit irodalom történetének egyik legrosszabb versének tartják. Archibald Cronin író a Brodie kastély című regényében írja le ezt az eseményt, bár prózában, de sokkal jobban. Az íróknak azonban nem feltétlenül kell leírniuk a ténylegesen megtörtént dolgokat. Például Ernest Hemingway egyik legjobb és legnépszerűbb regényének, „Akiért a harang szól” főszereplője (a francia kiadás szerint a nyolcadik hely a 20. század száz legjobb regénye listáján). Le Monde) Robert Jordan csak azért csatlakozik a spanyol partizánok különítményéhez, hogy felrobbantsanak egy stratégiailag fontos hidat (spoiler: felrobbantja és meghal), ráadásul a szerző azt állította, hogy a regényben szereplő összes esemény fiktív. A legnagyobb figyelmet azonban a híd összeomlására talán Thornton Wilder amerikai író 1927-ben írt regénye, a „The Bridge of Saint Louis” kapja. A történet középpontjában egy évszázados függőhíd összeomlása áll, amelyet az inkák építettek Peruban a Lima és Cuzco közötti úton 1714-ben, amikor öt idegen haladt át rajta; mind meghaltak. A szerencsétlenség tanúja, Boróka ferences szerzetes, akinek a nevében elbeszélik a történetet, azt vizsgálja, miért pont ezek az emberek kerültek a hídra abban a szerencsétlen pillanatban.
|
Természeti katasztrófa
Az okok ebbe a kategóriájába tartoznak az árvizek és a hirtelen, éles vízemelkedések, amelyek egyszerűen elmossák a hidat, vagy tönkreteszik annak támaszait és az alattuk lévő talajt, valamint a földrengések, valamint a földcsuszamlások. Ez utóbbi okozta a kaliforniai 1-es főúton a Pfeiffer-kanyon feletti (98 méter mély) híd összeomlását 2017 márciusában. A híd környékén egy hónap leforgása alatt több mint 1500 mm csapadék hullott, ami a lejtőbe vájt hídtámasz mellett vastag talajréteg elmozdulását okozta a kanyon lejtőjén. Szerencsére abban a pillanatban nem volt senki a hídon.
A Kinza folyón átívelő 92 méter magas híd részben összeomlott, miután 2003-ban tornádóval találkozott. Összeomlása előtt 625 méter hosszú volt, ezzel a 4. legmagasabb híd az Egyesült Államokban. 1977-ben az építményt felvették az Egyesült Államok történelmi helyek nemzeti nyilvántartásába, 1982-ben pedig az Egyesült Államok történelmi építőmérnöki tereptárgyainak listájába.
Egy másik, bár meglehetősen egzotikus forgatókönyv a tornádó. Ő volt az, aki elpusztította a híres vasúti hidat a Cilantro folyón Pennsylvaniában (USA) - egy mérnöki műemléket, amelyet 1883-ban építettek és 1963-ig szolgáltak, majd a park fő attrakciójává vált. Kinzua Bridge Állami Park. 2003. július 21-én pedig egy tornádó lecsapott a parkra, nekiütközött a hídnak és a 20 tartójából 11-et ledöntött – a 120 éves szerkezetek nem bírták a 150 km/h feletti szélsebességet.
Ütközés
A hidak lebontásának remek módja, ha beleütközünk, és ennek a vállalkozásnak a legnagyobb sikere érdekében érdemes a támogatást megcélozni. Bár, ha akarja, megpróbálhatja lebontani a fesztávot, például úgy, hogy a híd alá rohan egy nagyobb járművel, mint maga a fesztáv. Azt kell mondanunk, hogy a legtöbb esetben a híd nyer (lásd Szentpéterváron az úgynevezett „bolondok hídját”), de nem mindig, mint az Almö hídnál, amely a svédországi Cörn szigetet kötötte össze a szárazfölddel. Ez a gyönyörű íves építmény (az építés idején a világ leghosszabb ilyen típusú hídja) egy forgalmas vízi úton ívelt át, és 20 évig állt fenn minden incidens nélkül, mígnem egy ömlesztettáru-szállító hajóval találkozott egy sötét, ködös éjszakán január 17. és 18. között. 1980 MS Star Clipper. Nehéz navigációs körülmények között követve nem az íves nyílás közepén haladt el, megérintette az ívet és lebontotta. Az útburkolat és a hídszerkezetek a hajó hídjára estek és tönkretették azt. Figyelemre méltó, hogy a hajón senki sem sérült meg. Ám sajnos személyi sérülés egyáltalán nem történt: a ködben több autó teljes sebességgel a hídra hajtott Chern irányából, és nem vették észre, hogy nincs híd, lezuhantak róla a szoros jeges vizébe - nyolc ember halt meg. Több áldozat is lehetett volna, ha a kontinens felől érkező kamionsofőr nem veszi észre, hogy a sorompók hirtelen eltűntek, és nincs ideje egy méterrel a sziklától lefékezni, elzárva az utat.
Amikor egy bárka ütközik egy autópálya-híddal I-40 2002-ben az Egyesült Államokban senki sem sérült meg közvetlenül az ütközésben, de nyolc személygépkocsinak és három teherautónak sikerült a vízbe zuhannia - 14-en meghaltak, 11-en megsérültek.
És mégis, a híd lebontásának megbízhatóbb módja, ha nekiütközik egy tartónak, lehetőleg teljes sebességgel, ahogy a megrakott bárka tette. Robert Y. Szerelem az Arkansas folyó Kerr-tározójában, Oklahoma államban, az Egyesült Államokban. Kormányosa a kormánynál összeesett, az irányításon kívül eső hajó pedig nekiütközött a közúti híd egyik tartójának, és elvitte azt, aminek következtében a híd 177 méteres szakasza beomlott. Akárcsak az almöi híd esetében, a balesetben autósok lettek az áldozatok, akiknek nem volt idejük fékezni a szélén (ez egy májusi reggelen történt).
Fotó: Wikimedia Commons, Stephen Lux/Getty Images, Posnov/Getty Images
Mielőtt elkezdené megismerkedni a rezonancia jelenségeivel, tanulmányozza a hozzá kapcsolódó fizikai kifejezéseket. Nem sok van belőlük, így nem lesz nehéz megjegyezni és megérteni a jelentésüket. Tehát először az első dolgok.
Mekkora a mozgás amplitúdója és frekvenciája?
Képzeljünk el egy közönséges udvart, ahol egy gyerek hintára ül, és integet a lábával, hogy hintázzon. Abban a pillanatban, amikor sikerül lendíteni a hintát, és az egyik oldalról a másikra ér, kiszámolható a mozgás amplitúdója és frekvenciája.
Az amplitúdó a legnagyobb eltérés hossza attól a ponttól, ahol a test egyensúlyi helyzetben volt. Ha a hintáról vesszük a példánkat, akkor az amplitúdó tekinthető a legmagasabb pontnak, ahová a gyermek lendül.
A frekvencia pedig az időegység alatti rezgések vagy oszcilláló mozgások száma. A frekvenciát Hertzben mérjük (1 Hz = 1 ciklus másodpercenként). Térjünk vissza a hintánkhoz: ha egy gyerek 1 másodperc alatt csak a hinta teljes hosszának felét haladja át, akkor annak frekvenciája 0,5 Hz lesz.
Hogyan kapcsolódik a frekvencia a rezonancia jelenségéhez?
Azt már kiderítettük, hogy a frekvencia jellemzi egy tárgy egy másodperc alatti rezgésének számát. Képzelje el most, hogy egy felnőtt segít egy gyengén hintázó gyereknek hintázni, újra és újra tolja a hintát. Ezen túlmenően ezeknek a sokkoknak is megvan a saját frekvenciája, ami növeli vagy csökkenti a „swing-child” rendszer lengési amplitúdóját.
Tegyük fel, hogy egy felnőtt lök egy hintát, miközben az felé halad, ebben az esetben a frekvencia nem növeli a mozgás amplitúdóját, vagyis külső erő (jelen esetben lökések) nem növeli a rendszer rezgését.
Ha a frekvencia, amellyel egy felnőtt lengeti a gyermeket, számszerűen megegyezik magával a lengés frekvenciájával, rezonancia léphet fel. Más szavakkal, a rezonancia példája magának a rendszernek az egybeesése a kényszerrezgések frekvenciájával. Logikus elképzelni, hogy a frekvencia és a rezonancia összefügg egymással.
Hol lehet példát látni a rezonanciára?
Fontos megérteni, hogy a rezonancia példái a fizika szinte minden területén megtalálhatók, a hanghullámoktól az elektromosságig. A rezonancia jelentése az, hogy amikor a hajtóerő frekvenciája megegyezik a rendszer sajátfrekvenciájával, akkor abban a pillanatban éri el a legmagasabb értékét.
A rezonancia következő példája betekintést nyújt. Tegyük fel, hogy egy folyón áthajított vékony deszkán sétálsz. Amikor lépéseid gyakorisága egybeesik az egész rendszer frekvenciájával vagy periódusával (deszka-személy), a tábla erősen oszcillálni kezd (fel-le hajol). Ha továbbra is ugyanazokkal a lépésekkel halad, a rezonancia erős rezgési amplitúdót okoz a táblán, ami meghaladja a rendszer megengedett értékét, és ez végső soron a híd elkerülhetetlen tönkremeneteléhez vezet.
A fizikának vannak olyan területei is, ahol hasznos rezonanciaként lehet használni egy ilyen jelenséget. A példák meglephetik Önt, mert általában intuitív módon használjuk, anélkül, hogy észrevennénk a kérdés tudományos oldalát. Így például rezonanciát használunk, amikor megpróbálunk kihúzni egy autót a gödörből. Ne feledje, hogy csak akkor érhet el eredményt a legkönnyebben, ha előre tolja az autót. A rezonancia ezen példája növeli a mozgási tartományt, ezáltal segíti az autó húzását.
Példák a káros rezonanciára
Nehéz megmondani, melyik rezonancia gyakoribb az életünkben: jó vagy káros számunkra. A történelem számos rémisztő következményét ismeri a rezonanciajelenségnek. Itt vannak a leghíresebb események, ahol a rezonancia példája figyelhető meg.
- Franciaországban, Angers városában 1750-ben katonák egy különítménye lépkedett át egy lánchídon. Amikor lépéseik frekvenciája egybeesett a híd frekvenciájával, a rezgések tartománya (amplitúdója) meredeken megnőtt. Rezonancia támadt, a láncok elszakadtak, és a híd a folyóba omlott.
- Voltak olyan esetek, amikor falvakban egy ház tönkrement a főúton közlekedő teherautó miatt.
Amint látható, a rezonancia nagyon veszélyes következményekkel járhat, ezért a mérnököknek gondosan tanulmányozniuk kell az építési tárgyak tulajdonságait, és helyesen kell kiszámítaniuk rezgési frekvenciáikat.
Jótékony rezonancia
A rezonancia nem korlátozódik a súlyos következményekre. A körülöttünk lévő világ gondos tanulmányozása során számos jó és előnyös rezonancia eredményt figyelhetünk meg az emberek számára. Íme a rezonancia egyik feltűnő példája, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy esztétikai élvezetben részesüljenek.
Számos hangszer tervezése a rezonancia elvén működik. Vegyünk egy hegedűt: a test és a húr egyetlen rezgőrendszert alkot, melynek belsejében egy tű található. Ezen keresztül továbbítják a rezgési frekvenciákat a felső fedélzetről az alsóra. Amikor a lantművész a húr mentén mozgatja az íjat, az utóbbi, mint egy nyíl, legyőzi a gyanta felületének súrlódását, és az ellenkező irányba repül (az ellentétes területen kezd mozogni). Rezonancia lép fel, amely átkerül a házba. És benne vannak speciális lyukak - f-lyukak, amelyeken keresztül a rezonancia kikerül. Így vezérlik sok vonós hangszerben (gitár, hárfa, cselló stb.).
