Ang Tacoma Narrows Bridge (Tacoma Bridge) ay kabilang sa kategorya ng hanging bridge structures. Matatagpuan sa Washington State, United States of America. Ito ay inilatag sa pamamagitan ng Tacoma Narrows, na, naman, ay bahagi ng Puget South Sound.

Kasaysayan ng paglikha

Sa una ito ay itinayo ayon sa disenyo ni Leon-Solomon Moiseev, isang katutubong ng Russia. Kilala siya bilang isang inhinyero ng disenyo, tagabuo ng tulay, at aktibong kalahok sa pampublikong buhay. Ang Tacoma Bridge ay binuksan sa trapiko noong Hulyo 1940. Sa panahon na ng pagtatayo nito, napansin ng mga tagabuo ang mga panginginig ng boses at pag-indayog ng ibabaw ng kalsada ng tulay nang lumakas ang hangin. Ito ay dahil sa hindi sapat na mataas na stiffening beam. Sa pang-araw-araw na buhay, ang tulay ay nagsimulang tawaging "Galloping Gertie".

Mga katangian ng tulay

Sa oras na itinayo ang Tacoma Bridge, ito ay isang kahanga-hangang istraktura. Isa itong nakabitin (cable-stayed) na tatlong-span na istraktura. Ang kabuuang haba nito ay 1810 metro. At ang haba ng gitnang sinuspinde na span ay 854 metro. Ang tulay ay halos 12 metro ang lapad. Ang mga pangunahing sumusuporta sa mga cable ay may diameter na 438 milimetro. Ang stiffening beam ay umabot sa taas na 2.44 metro, na kalaunan ay kinilala bilang isang maling kalkulasyon. Ang istraktura ng tulay ay sinusuportahan ng mga bakal na pylon na nakatayo sa mga kongkretong suporta (mga toro).

Bumagsak

Noong Nobyembre 7, 1940, nang ang panahon ng operasyon ay apat na buwan lamang, naganap ang pagkasira ng Tacoma Bridge. Sa araw na ito, ang bilis ng hangin ay umabot sa 65 km/h. Dahil kaunti lang ang trapiko sa tulay noong araw na iyon, naging posible ito upang maiwasan ang mga kaswalti.

Ang mismong katotohanan ng pagkawasak sa dinamika ay nakunan sa pelikula. Dahil dito, naging posible na maingat na pag-aralan at imbestigahan ang prosesong ito. Ang mga newsreel at mga larawan ng Tacoma Narrows Bridge sa proseso ng pagkasira nito ay talagang napaka-kahanga-hanga.

Ginamit ang pelikula upang lumikha ng kinikilalang internasyonal na dokumentaryo na The Tacoma Narrows Bridge Collapse.

Mga sanhi ng pagkasira

Batay sa mga resulta ng pananaliksik at pag-aaral ng mga dokumentaryong materyales, napag-alaman na ang pangunahing salik na humahantong sa aksidente ay ang matinding dinamikong torsional vibrations na dulot ng malakas na hangin. Napag-alaman na ang proyekto ng Tacoma Bridge ay kinakalkula at idinisenyo na isinasaalang-alang lamang ang istatistika at pagkarga ng hangin. Gayunpaman, ang posibleng epekto ng aerodynamic factor sa disenyo nito ay hindi pa napag-aralan.

Ang vibration ng bridge deck ay bumangon dahil sa Nagsimula itong tumindi dahil sa vertical vibration ng mga cable. Ang pagpapahina ng cable sa isang gilid ng tulay at ang pag-igting sa kabilang banda ay nagdulot ng torsional phenomena, na humantong sa pagtabingi ng mga pylon at, bilang kinahinatnan, sa pagkasira ng mga suspensyon ng gitnang span. Ang tulay ay naging masyadong nababaluktot sa istruktura, na may maliit na pagtutol sa pagsipsip ng mga dynamic na pwersa.

Naitala sa pagsasaliksik na nagsimulang umugoy ang tulay nang humigit-kumulang 19 metro bawat segundo ang bilis ng hangin. Bagaman sa proyekto ang paglaban nito sa hangin ay kinakalkula batay sa 50 metro bawat segundo.

Mga konklusyon

Ang pagkasira ng Tacoma Bridge ay nagpilit sa mga taga-disenyo ng tulay (at iba pa) na magsimula ng pananaliksik sa larangan ng aerodynamics, aerodynamic na katatagan ng mga istruktura at istruktura. Nagdulot ito ng pagbabago sa pag-iisip tungkol sa disenyo ng mga long span bridges.

Sa teorya, ang sanhi ay nagsimulang italaga bilang hindi pangkaraniwang bagay ng sapilitang mekanikal na resonance. Gayunpaman, sa pagsasagawa ay pinaniniwalaan na ang tinatawag na. aeroelastic flutter (torsional vibrations) dahil sa hindi sapat na kalkulasyon ng mga wind load sa yugto ng disenyo.

Bagong tulay

Ang pagbuwag sa gumuhong istraktura ay nagsimula kaagad pagkatapos ng aksidente. Binuwag ang mga pylon at side span. Ang prosesong ito ay tumagal hanggang 1943, nang magsimula ang pagtatayo ng isang bagong tulay. Ang mga base ng mga pylon, anchor abutment, at ilang iba pang bahagi mula sa lumang istraktura ay ginamit. Ang muling ginawang tulay ay inilagay sa operasyon noong Oktubre 1950. Sa oras na iyon ito ang naging ikatlong suspension bridge sa mundo (batay sa haba nito na 1822 metro).

Upang makapagbigay at mabawasan ang mga load ng isang aerodynamic na kalikasan, ang mga open-type na trusses ay ipinakilala sa mga elemento nito. Nag-install ng mga karagdagang stiffener. Nilagyan ito ng mga expansion joint at vibration damping system. Ang tulay ay maaaring magdala ng hanggang 60 libong sasakyan kada araw.

Noong 2007, isa pang tulay ang itinayo parallel sa umiiral na isa. Ang layunin ng konstruksyon ay upang madagdagan ang kapasidad ng highway. Ang haba nito ay 1645.9 m, at ang lapad nito ay 853.4 m Ang taas ng mga pylon ay 155.4 metro.

Mula sa kurso ng pag-aaral sa paaralan at institute, marami ang natutunan ang kahulugan ng resonance bilang ang kababalaghan ng isang unti-unti o matalim na pagtaas sa amplitude ng mga vibrations ng isang tiyak na katawan kapag ang isang panlabas na puwersa ay inilapat dito na may isang tiyak na dalas. Gayunpaman, kakaunti ang makakasagot sa tanong kung ano ang resonance sa mga praktikal na halimbawa.

Pisikal na kahulugan at pagbubuklod sa mga bagay

Resonance, sa pamamagitan ng kahulugan, ay maaaring maunawaan bilang Isang medyo simpleng proseso:

• mayroong isang katawan na nasa pahinga o oscillates na may isang tiyak na dalas at amplitude;
• ito ay kikilos sa pamamagitan ng panlabas na puwersa na may sariling dalas;
• sa kaso kapag ang dalas ng panlabas na impluwensya ay nag-tutugma sa natural na dalas ng katawan na pinag-uusapan, ang isang unti-unti o matalim na pagtaas sa amplitude ng mga oscillations ay nangyayari.

Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang kababalaghan ay itinuturing na isang mas kumplikadong sistema. Sa partikular, ang katawan ay maaaring kinakatawan hindi bilang isang bagay, ngunit bilang isang kumplikadong istraktura. Ang resonance ay nangyayari kapag ang dalas ng panlabas na puwersa ay tumutugma sa tinatawag na kabuuang epektibong dalas ng oscillatory ng system.

Ang resonance, kung isasaalang-alang natin ito mula sa pananaw ng pisikal na kahulugan, ay dapat na tiyak na humantong sa pagkawasak ng bagay. Gayunpaman, sa pagsasanay mayroong isang konsepto ng kadahilanan ng kalidad ng isang oscillatory system. Depende sa halaga nito, resonance maaaring humantong sa iba't ibang epekto:

• na may mababang kalidad na kadahilanan, ang sistema ay hindi makapagpapanatili ng mga oscillations na nagmumula sa labas sa isang malaking lawak. Samakatuwid, mayroong isang unti-unting pagtaas sa amplitude ng natural na mga vibrations sa isang antas kung saan ang paglaban ng mga materyales o koneksyon ay hindi humantong sa isang matatag na estado;
• mataas na kalidad na kadahilanan, malapit sa pagkakaisa, ay ang pinaka-mapanganib na kapaligiran kung saan ang resonance ay madalas na humahantong sa hindi maibabalik na mga kahihinatnan. Maaaring kabilang dito ang parehong mekanikal na pagkasira ng mga bagay at ang paglabas ng malaking halaga ng init sa mga antas na maaaring humantong sa sunog.

Gayundin, ang resonance ay nangyayari hindi lamang sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na puwersa ng isang oscillatory na kalikasan. Ang antas at katangian ng pagtugon ng system, sa malaking lawak, ay may pananagutan para sa mga kahihinatnan ng mga puwersang nakadirekta sa labas. Samakatuwid, ang resonance ay maaaring mangyari sa iba't ibang mga kaso.

Isang halimbawa ng aklat-aralin

Ang pinakakaraniwang halimbawa na ginagamit upang ilarawan ang phenomenon ng resonance ay ang kaso kapag ang isang kumpanya ng mga sundalo ay lumakad sa isang tulay at gumuho ito. Mula sa pisikal na pananaw, walang supernatural sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Naglalakad sa hakbang, mga sundalo nagdulot ng pag-aalinlangan, na kasabay ng natural na epektibong oscillatory frequency ng sistema ng tulay.

Maraming tao ang tumawa sa halimbawang ito, isinasaalang-alang ang kababalaghan na posible lamang sa teorya. Ngunit ang mga pagsulong sa teknolohiya ay napatunayan ang teorya.

Mayroong isang tunay na video online ng pag-uugali ng isang tulay ng pedestrian sa New York, na patuloy na umuugoy nang marahas at halos gumuho. Ang may-akda ng paglikha, na may sariling mekanika ay nagpapatunay sa teorya kapag ang resonance ay lumitaw mula sa paggalaw ng mga tao, kahit na magulo, ay isang Pranses na arkitekto, may-akda ng Millau Viaduct suspension bridge, isang istraktura na may pinakamataas na sumusuporta sa mga haligi.

Ang inhinyero ay kailangang gumugol ng maraming oras at pera bawasan ang kadahilanan ng kalidad ng system footbridge sa isang katanggap-tanggap na antas at tiyaking walang makabuluhang vibrations. Ang isang halimbawa ng gawain sa proyektong ito ay isang paglalarawan kung paano mapipigilan ang mga epekto ng resonance sa mga low-Q system.

Mga halimbawa na inuulit ng marami

Ang isa pang halimbawa, na kasama pa nga sa mga biro, ay ang pagbasag ng mga pinggan sa pamamagitan ng mga tunog na panginginig ng boses, mula sa pagsasanay ng biyolin at maging sa pagkanta. Hindi tulad ng isang kumpanya ng mga sundalo, ang halimbawang ito ay paulit-ulit na naobserbahan at kahit na espesyal na sinubukan. Sa katunayan, ang resonance na nangyayari kapag ang mga frequency ay nag-tutugma ay humahantong sa paghahati ng mga plato, baso, tasa at iba pang mga kagamitan.

Ito ay isang halimbawa ng proseso ng pagbuo sa ilalim ng mga kondisyon ng isang mataas na kalidad na sistema. Ang mga materyales kung saan ginawa ang mga pinggan ay sapat na nababanat na media, kung saan ang mga oscillation ay nagpapalaganap nang may mababang pagpapalambing. Ang kadahilanan ng kalidad ng naturang mga sistema ay napakataas, at kahit na ang frequency coincidence band ay medyo makitid, ang resonance ay humahantong sa isang malakas na pagtaas sa amplitude, bilang isang resulta kung saan ang materyal ay nawasak.

Halimbawa ng patuloy na puwersa

Ang isa pang halimbawa kung saan ipinakita ang mapanirang epekto ay ang pagbagsak ng Tacoma Suspension Bridge. Ang kasong ito at ang video ng parang alon na pag-alog ng istraktura ay inirerekomenda para sa panonood sa mga departamento ng pisika ng unibersidad, bilang ang pinaka-textbook na halimbawa ng naturang resonance phenomenon.

Ang pagkasira ng isang suspension bridge sa pamamagitan ng hangin ay isang paglalarawan kung paano nagiging sanhi ng resonance ang medyo pare-parehong puwersa . Ang mga sumusunod ay nangyayari:

• ang isang bugso ng hangin ay nagpapalihis sa bahagi ng istraktura - ang isang panlabas na puwersa ay nag-aambag sa paglitaw ng mga panginginig ng boses;
• kapag ang istraktura ay gumagalaw nang pabaligtad, ang paglaban ng hangin ay hindi sapat upang basain ang panginginig ng boses o bawasan ang amplitude nito;
• dahil sa pagkalastiko ng sistema, nagsisimula ang isang bagong paggalaw, na nagpapalakas sa hangin, na patuloy na umiihip sa isang direksyon.

Ito ay isang halimbawa ng pag-uugali ng isang kumplikadong bagay, kung saan ang resonance ay bubuo laban sa isang background ng mataas na kalidad na kadahilanan at makabuluhang pagkalastiko, sa ilalim ng impluwensya ng patuloy na puwersa sa isang direksyon. Sa kasamaang palad, ang Tacoma Bridge ay hindi lamang ang halimbawa ng pagbagsak ng istruktura. Ang mga kaso ay sinusunod at sinusunod sa buong mundo, kabilang ang Russia.

Ang resonance ay maaari ding gamitin sa ilalim ng kontrolado at mahusay na tinukoy na mga kondisyon. Kabilang sa maraming mga halimbawa, ang isa ay madaling maalala ang mga radio antenna, kahit na ang mga binuo ng mga baguhan. Ang prinsipyo ng resonance kapag sumisipsip ng enerhiya ay inilalapat dito electromagnetic wave. Ang bawat sistema ay binuo para sa isang hiwalay na frequency band kung saan ito ay pinaka-epektibo.

Gumagamit ang mga MRI machine ng ibang uri ng phenomenon - iba't ibang pagsipsip ng vibrations ng mga cell at istruktura ng katawan ng tao. Ang nuclear magnetic resonance process ay gumagamit ng radiation ng iba't ibang frequency. Ang resonance na nangyayari sa mga tisyu ay humahantong sa madaling pagkilala sa mga partikular na istruktura. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng dalas, maaari mong tuklasin ang ilang mga lugar at malutas ang iba't ibang mga problema.

Noong Agosto 14 ng taong ito, gumuho ang isang tulay ng kalsada sa Genoa ayon sa pinakahuling datos, 42 katao ang naging biktima ng kalamidad. Habang tinitingnan ng mga inhinyero at investigator kung bakit at paano ito nangyari, nagpasya ang Around the World na alalahanin at ilista ang mga pangunahing posibleng dahilan ng pagbagsak ng tulay at mga kapansin-pansing halimbawa ng mga naturang pagbagsak mula sa nakaraan.

Ang sangkatauhan ay nagsimulang magtayo ng mga tulay higit sa tatlong libong taon na ang nakalilipas, na nagpapahintulot sa tulay na maangkin ang karangalan na titulo ng sarili nito. Bukod dito, maraming mga tulay na itinayo libu-libong taon na ang nakalilipas - lalo na ng mga Romano, na nakamit ang mga kamangha-manghang taas sa larangan ng pagtatayo ng tulay - ay nakatayo pa rin at ginagawa pa ang kanilang mga tungkulin.

Ngunit, tulad ng anumang istraktura ng engineering, ang tulay ay maaaring gumuho, na madalas na nangyari sa nakalipas na tatlong libong taon. At ito ay mabuti rin kung ito ay tama sa proseso ng pagtatayo. Mas malala kung mangyayari ito pagkatapos makumpleto ang trabaho.

Bakit sinisira ang mga tulay? Kadalasan ay maaaring may ilang mga dahilan sa parehong oras, at sila, matagumpay na umakma sa isa't isa, ay humantong sa sakuna. Halimbawa, mali ang ginawa ng inhinyero sa mga kalkulasyon, ang mga tagabuo ay nagtipid sa mga materyales o lumabag sa mga teknolohiya ng konstruksiyon, kung gayon ang tulay ay hindi pinaandar ng maayos at, sa huli, gumuho kapag ang isang tren na napakabigat na kargado o isang malaking bilang ng mga sasakyan o tao ay dumaan. sa masamang panahon. Gayunpaman, sa karamihan ng mga kaso ang isa sa mga dahilan ay gumaganap bilang ang pangunahing isa.

Mga error sa disenyo at pagpapatakbo at labis na pagkasuot

Marahil ang mga pagkakamali sa disenyo ay maaaring tawaging pangunahing dahilan para sa pagkawasak ng lahat ng mga istruktura ng engineering - mga kampanilya, mga pader ng kuta o tulay. Bukod dito, ang problema ay maaaring lumitaw kaagad, o sa ilalim ng ilang mga kundisyon pagkatapos makumpleto ang konstruksiyon. Ito mismo ang nangyari, halimbawa, sa isang tulay ng tren sa ibabaw ng Firth of Tay sa Scotland noong 1879. Si Engineer Thomas Bautsch, ang may-akda ng proyekto at kabalyero para sa kanya, ay hindi isinasaalang-alang ang pagkarga ng hangin kapag lumilikha ng proyekto at pinlano ang mga suporta na sumusuporta sa mga trusses ng tulay na maging masyadong manipis. Dagdag pa rito ang mahinang kalidad ng mga materyales at trabaho. Bilang resulta, sa panahon ng isang matinding bagyo (10 sa 12 sa Beaufort scale) noong gabi ng Disyembre 28, 1879 (dalawang taon pagkatapos makumpleto ang konstruksyon), isang tren na may 75 katao ang nagmaneho papunta sa tulay at hindi nagtagal ay natagpuan ang sarili sa tubig: ang haba ng pinakamahabang tulay sa mundo noong panahong iyon (mga 3000 metro) ay bumagsak sa ilog kasama ang mga karwahe at ang lokomotibo.

Ganito ang hitsura ng tulay ilang linggo pagkatapos ng pagguho. Ngayon ang mga istruktura nito ay nalansag, ngunit ang mga labi ng mga suporta ay nakikita pa rin

Ngunit mas masuwerteng gumagamit ng suspension road bridge sa Tacoma Narrows sa pagitan ng lungsod ng Tacoma sa Washington State (USA) at Kitsup Peninsula. Ang mga problema sa mahaba at medyo eleganteng istraktura na ito ay kilala na sa yugto ng pagtatayo: napansin ng mga manggagawa na nagtatayo ng tulay na kapag ang hangin sa gilid ay tumaas sa kipot, ang ibabaw ng kalsada ay nagsimulang manginig at yumuko. Dahil dito, tinawag pa nilang "Galloping Gertie" ang tulay. (Gallping Gertie). Gayunpaman, hindi ito naging hadlang upang makumpleto ang pagtatayo at ang tulay ay pinasinayaan noong Hulyo 1, 1940. Bukod dito, kahit na ang mga vibrations ng ibabaw ng kalsada sa hangin ay kapansin-pansin sa mata at agad na nagsimulang magdulot ng pag-aalala sa mga inhinyero, inspektor ng mga awtoridad sa regulasyon at mga driver, ang tulay ay itinuturing na ganap na ligtas. Kasabay ng operasyon nito, nabuo ang mga solusyon sa problema. Ano ang problema? Ang katotohanan ay na sa panahon ng pagtatayo, advanced sa oras na iyon solid carbon steel beams ay ginamit, sa tuktok ng kung saan ang ibabaw ng kalsada ay inilatag. Kung ginamit ang mas karaniwang mga beam, ang hangin na umiihip sa tulay ay dadaan sa kanila, at ang mga solidong beam ay magpapalihis sa mga daloy ng hangin sa itaas at sa ibaba at sa gayon ay magpapagalaw sa daanan. Ang mga proyekto upang iwasto ang kakulangan ay hindi man lang nagkaroon ng oras upang lubos na pag-isipang mabuti: noong Nobyembre 7 ng parehong taon, 1940, ang hangin sa kipot ay tumaas nang malakas, ngunit hindi sakuna, 18 m/s (mga 64 km/h; 8 puntos sa Beaufort scale), at ang tulay ay nasa dulo ay hindi makayanan sa dulo: ang mga kable ay sumabog at ang ibabaw ng kalsada, kasama ang kotse ng driver na mahimalang nakatakas, ay nahulog sa kipot; Isang aso ang namatay nang hindi sinasadyang tumakbo ito sa tulay. At nakatanggap kami ng kakaibang footage - kinunan sila ng isang lokal na residente na nagkataong nasa tulay noong araw na iyon gamit ang isang camera.

Lumalampas sa pinahihintulutang pagkarga

Sa mahigpit na pagsasalita, ang paglampas sa pinahihintulutang pagkarga ay isa ring paglabag sa mga patakaran sa pagpapatakbo, bagaman, bilang panuntunan, hindi ito resulta ng pagpapabaya sa mga naturang patakaran at mga motibo ng sentido komun bilang hindi napapanahong pag-aayos o pagsasagawa ng mga pagkukumpuni na lumalabag sa mga regulasyon (na sumisira sa 710-meter na tulay sa kabila ng ilog noong 2011 Mahakam sa bahaging Indonesian ng isla ng Borneo), ngunit nagkataon. Ito ay eksakto kung paano namin masusuri, halimbawa, kung ano ang nangyari sa 17:00 lokal na oras noong Biyernes, Disyembre 15, 1967 kasama ang Silver Bridge (Silver Bridge) sa kabila ng Ohio River, na nag-uugnay sa mga estado ng Ohio at West Virginia. Ang tulay, na itinayo noong 1928, ay bahagi ng highway Ruta 35 ng U.S at nasiyahan sa mahusay na katanyagan, na makikita sa katotohanan na ang isang makapal na daloy ng trapiko ay regular na dumaan dito. Sa mga linggo bago ang pista opisyal, mas tumaas ang trapiko kaysa karaniwan, at ang trahedya ay naganap noong Biyernes ng gabi sampung araw bago ang Pasko. Ang tulay ay gumuho dahil sa pagkasira ng isa sa mga suspension rod kung saan ang ibabaw ng kalsada ay nakakabit sa mga kable, at sa likod nito ang natitirang mga istraktura ng tulay ay nagsimulang gumuho - ang buong pagkasira ay tumagal ng halos isang minuto. Bilang resulta, 46 katao ang namatay.

Ang pinakatumpak na listahan ng mga namatay sa pagbagsak ng tulay sa Dixon, Illinois, ay may kasamang 46 na pangalan, at 37 sa kanila ay mga babae, iyon ay, 80%. Bukod dito, 19 sa mga namatay ay wala pang 21 taong gulang. Ang dahilan ng disproporsyon na ito ay ang mga kababaihan at mga bata ay pinayagang magpatuloy upang mas makita nila ang seremonya ng binyag sa tubig ng ilog - tiyak sa gilid na daanan kung saan ang pinakamalaking misa ay puro. Ang mga mabibigat na damit, mga taong bumabagsak mula sa itaas at ang mga istruktura ng masamang tulay ay nakumpleto ang trabaho.

Ang isa pang halimbawa ay mula rin sa Amerika - mula sa lungsod ng Dixon, Illinois. Ang simula ng Mayo 1874 ay mainit at maaraw, kaya nagpasya ang pastor ng lokal na simbahan ng Baptist na magdaos ng seremonya ng pagbibinyag sa tubig ng Rock River para sa anim na bagong miyembro ng komunidad sa unang Linggo ng buwan, ika-4. Ang maginhawang lokasyon ay malapit sa tulay, at ang gayong mga seremonya ay karaniwang nakakaakit ng atensyon ng mga taong-bayan (mayroong ilang mga alternatibong opsyon sa libangan sa isang bayan ng probinsiya na may populasyon na mahigit 4,000 katao lamang noong 1874). Ang tulay ay itinayo limang taon na ang nakalilipas at nagkaroon ng isang tanyag na disenyo ng sala-sala na bago para sa mga taong iyon, na naging posible upang mag-ipon ng mahahabang tawiran mula sa maiikling bahagi ng metal at, samakatuwid, gumastos ng mas kaunting pera at gumawa ng mga tulay sa mga lugar na mahirap maabot.

Noong Linggo ng umaga, nasa pagitan ng 150 at 200 katao ang nagtipon sa tulay, lahat ay nakadamit para sa Linggo, na ang pinakamalaking bilang ng mga tao ay puro sa isang dulo ng tulay at sa loob ng isang dangkal. Ang pastor ay huminto sa teatro bago ilubog ang bautisadong tao sa tubig ng ilog. Biglang, sa sumunod na katahimikan, isang malakas na langitngit na tunog ang narinig, at ang haba ng tulay ay nagsimulang bumagsak kasama ang mga taong nagtipon dito (mga lalaki, babae na nakasuot ng mabibigat na damit na may mga crinoline at petticoats, mga bata, kabilang ang mga maliliit), na lumipad papunta sa ang tubig mula sa taas na higit sa limang metro. Humigit-kumulang 50 katao ang namatay. Opisyal, ang dahilan ng insidente ay ang disenyo ng tulay, ngunit hindi mangyayari ang trahedya kung hindi ito na-overload, at hindi pantay.

Digmaan at terorismo

Sa lahat ng mga kaso na inilarawan sa itaas, ang mga tulay ay nawasak dahil sa hindi sinasadyang pagkilos ng mga tao. Ngunit ito ay hindi palaging nangyayari; Kadalasan sa kasaysayan ng tao ito ay nangyari sa panahon ng mga digmaan, at ang pinakamalaking bilang ng mga tulay ay nawasak noong ika-20 siglo noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig sa pamamagitan ng mga airstrike o paghahabla - maaaring para pigilan ang pagsulong ng mga tropa o upang guluhin ang mga aktibidad sa ekonomiya ng kaaway. Kaya, ang Hohenzollern Bridge, na itinayo noong 1907–1911 sa gitna ng Cologne, ay nagpapahintulot sa kalsada, riles at pedestrian na trapiko na tumawid sa Rhine at samakatuwid ay itinuturing na isang mahalagang elemento ng imprastraktura ng Third Reich - sa panahon ng digmaan ito ang pinaka-abalang tulay ng tren sa Germany. Hindi kataka-taka na mula noong 1942 ay sinisikap ng mga Allies na sirain ito sa pamamagitan ng mga pagsalakay sa himpapawid. Gayunpaman, hindi nila nagawang ganap na hindi paganahin ito mula sa hangin - ang tulay ay bumagsak sa tubig ng Rhine noong Marso 6, 1945, nang ito ay pinasabog ng mga Amerikanong sappers.

Ang Hohenzollern Bridge, nawasak dalawang buwan bago matapos ang digmaan (nakalarawan sa gitna) nagsimulang maibalik sa ilang sandali pagkatapos ng pagtatapos ng labanan sa Alemanya. At noong 1948, ang trapiko sa riles sa kahabaan nito ay inilunsad na. Ang linya ng kotse ay inilagay sa ibang ruta, at sa kaliwa at kanan ng mga riles ay mayroon na ngayong mga daanan ng pedestrian at bisikleta, na nag-aalok ng magagandang tanawin ng lungsod sa pangkalahatan at sa partikular na Cologne Cathedral.

Gayunpaman, kahit na matapos ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang mga tulay ay patuloy na nawasak sa pamamagitan ng air bombing at pagsabog - nangyari ang kapalarang ito, halimbawa, ang napakagandang cable-stayed Freedom Bridge sa Serbian city of Novi Sad noong 1999 sa panahon ng militar ng NATO. operasyon laban sa Yugoslavia (ang tulay, gayunpaman, ay naibalik noong 2005).

Natural na kalamidad

Ang kategoryang ito ng mga sanhi ay kinabibilangan ng mga baha at biglaang matalim na pagtaas ng tubig na basta na lang naghuhugas ng tulay o sumisira sa mga suporta nito at ang lupa sa ilalim ng mga ito, at mga lindol, pati na rin ang mga pagguho ng lupa. Ito ang huli na naging sanhi ng pagbagsak ng tulay sa ibabaw ng Pfeiffer Canyon (98 metro ang lalim) sa Highway 1 sa California noong Marso 2017. Sa paglipas ng isang buwan, higit sa 1,500 mm na ulan ang bumagsak sa lugar ng tulay, na naging sanhi ng pag-aalis ng isang makapal na layer ng lupa sa slope ng canyon kasama ang suporta ng tulay na hinukay sa slope na ito. Buti na lang at walang tao sa tulay ng mga sandaling iyon.

Ang 92-meter-high na tulay sa ibabaw ng Kinza River ay bahagyang gumuho matapos makatagpo ng buhawi noong 2003. Bago ito bumagsak, ito ay 625 metro ang haba, na ginagawa itong ika-4 na pinakamataas na tulay sa Estados Unidos. Noong 1977, ang istraktura ay kasama sa US National Register of Historic Places, at noong 1982 - sa Listahan ng US Historic Civil Engineering Landmarks

Ang isa pa, kahit na kakaiba, ang senaryo ay isang buhawi. Siya ang sumisira sa sikat na tulay ng tren sa ibabaw ng Cilantro River sa Pennsylvania (USA) - isang monumento ng engineering, na itinayo noong 1883 at nagsilbi hanggang 1963, at pagkatapos ay naging pangunahing atraksyon ng parke. Kinzua Bridge State Park. At noong Hulyo 21, 2003, isang buhawi ang tumama sa parke, tumama sa tulay at natumba ang 11 sa 20 na suporta nito - ang 120 taong gulang na mga istraktura ay hindi makatiis sa bilis ng hangin sa itaas ng 150 km / h.

banggaan

Ang isang mahusay na paraan upang ibagsak ang isang tulay ay ang pag-crash dito, at para sa pinakamalaking tagumpay ng negosyong ito ito ay nagkakahalaga ng pagpuntirya sa suporta. Bagama't maaari mong, kung gusto mo, subukang i-demolish ang span, halimbawa, sa pamamagitan ng pagmamadali sa ilalim ng tulay sa isang sasakyan na mas mataas kaysa sa span mismo. Dapat sabihin na sa karamihan ng mga kaso ang tulay ay nanalo (tingnan ang tinatawag na "Bridge of Fools" sa St. Petersburg), ngunit hindi palaging, tulad ng nangyari sa tulay ng Almö, na nag-uugnay sa Suweko na isla ng Cörn sa mainland. Ang magandang arched structure na ito (sa panahon ng pagtatayo ang pinakamahabang tulay ng uri nito sa mundo) ay sumasaklaw sa isang abalang daluyan ng tubig at tumayo ng 20 taon nang walang insidente hanggang sa makatagpo ito ng bulk carrier sa isang madilim at maulap na gabi mula Enero 17 hanggang 18, 1980 MS Star Clipper. Siya, na sumusunod sa mahirap na mga kondisyon sa pag-navigate, ay dumaan hindi sa gitna ng arched span, hinawakan ang arko at giniba ito. Ang ibabaw ng kalsada at mga istruktura ng tulay ay nahulog sa tulay ng barko at nawasak ito. Kapansin-pansin na walang nasugatan sa barko. Ngunit, sa kasamaang-palad, walang mga kaswalti: sa hamog na ulap, maraming mga kotse ang nagmamaneho nang buong bilis papunta sa tulay mula sa direksyon ng Chern at, nang hindi napansin na walang tulay, nahulog mula dito sa nagyeyelong tubig ng kipot - walong tao ang namatay. Maaaring mas marami ang nasawi kung hindi napansin ng tsuper ng trak na nagmula sa kontinente na biglang nawala ang mga hadlang at hindi na nagkaroon ng oras na magpreno ng isang metro mula sa bangin, na humaharang sa kalsada.

Kapag ang isang barge ay nabangga sa isang highway bridge ako-40 noong 2002, sa Estados Unidos, walang direktang nasugatan sa epekto, ngunit walong kotse at tatlong trak ang nagawang mahulog sa tubig - 14 na tao ang namatay, 11 ang nasugatan

Gayunpaman, ang isang mas maaasahang paraan upang gibain ang isang tulay ay ang bumagsak sa isang suporta at mas mabuti sa buong bilis, tulad ng ginawa ng na-load na barge. Robert Y. Pag-ibig sa Kerr Reservoir sa Arkansas River sa Oklahoma, USA. Ang kanyang timon ay bumagsak sa timon, at ang out-of-control na sasakyang-dagat ay bumagsak sa isa sa mga suporta ng tulay ng kalsada at natangay ito, na naging sanhi ng pagbagsak ng isang 177 metrong seksyon ng span. Tulad ng kaso ng tulay ng Almö, ang mga biktima ng pag-crash ay mga driver ng kotse na walang oras na magpreno sa gilid (nangyari ito noong umaga ng Mayo).

Larawan: Wikimedia Commons, Stephen Lux/Getty Images, Posnov/Getty Images

Bago ka magsimulang maging pamilyar sa mga phenomena ng resonance, dapat mong pag-aralan ang mga pisikal na termino na nauugnay dito. Hindi marami sa kanila, kaya hindi ito magiging mahirap na tandaan at maunawaan ang kanilang kahulugan. Kaya, una sa lahat.

Ano ang amplitude at dalas ng paggalaw?

Isipin ang isang ordinaryong bakuran kung saan nakaupo ang isang bata sa isang swing at iwinawagayway ang kanyang mga paa para umindayog. Sa sandaling nagagawa niyang i-ugoy ang swing at umabot ito mula sa isang gilid patungo sa isa pa, maaaring kalkulahin ang amplitude at dalas ng paggalaw.

Ang amplitude ay ang pinakamalaking haba ng paglihis mula sa punto kung saan ang katawan ay nasa posisyon ng balanse. Kung kukunin natin ang aming halimbawa ng isang swing, kung gayon ang amplitude ay maaaring ituring na pinakamataas na punto kung saan ang bata ay umindayog.

At ang dalas ay ang bilang ng mga oscillations o oscillatory na paggalaw sa bawat yunit ng oras. Ang dalas ay sinusukat sa Hertz (1 Hz = 1 cycle bawat segundo). Bumalik tayo sa aming swing: kung ang isang bata ay pumasa lamang sa kalahati ng buong haba ng swing sa 1 segundo, kung gayon ang dalas nito ay magiging katumbas ng 0.5 Hz.

Paano nauugnay ang frequency sa phenomenon ng resonance?

Nalaman na natin na ang dalas ay nagpapakilala sa bilang ng mga vibrations ng isang bagay sa isang segundo. Isipin ngayon na tinutulungan ng isang may sapat na gulang ang isang mahinang umuugoy na bata, na paulit-ulit na tinutulak ang ugoy. Bukod dito, ang mga shocks na ito ay mayroon ding sariling frequency, na magpapataas o magpapababa sa swing amplitude ng "swing-child" system.

Sabihin nating ang isang may sapat na gulang ay nagtutulak ng isang swing habang ito ay gumagalaw patungo sa kanya, sa kasong ito ang dalas ay hindi tataas ang amplitude ng paggalaw Iyon ay, ang isang panlabas na puwersa (sa kasong ito, pushes) ay hindi tataas ang oscillation ng system.

Kung ang dalas ng pag-indayog ng isang may sapat na gulang sa isang bata ay katumbas ng numero sa mismong dalas ng pag-indayog, maaaring mangyari ang resonance. Sa madaling salita, ang isang halimbawa ng resonance ay ang pagkakataon ng dalas ng system mismo sa dalas ng sapilitang mga oscillations. Makatuwirang isipin na ang dalas at resonance ay magkakaugnay.

Saan mo makikita ang isang halimbawa ng resonance?

Mahalagang maunawaan na ang mga halimbawa ng resonance ay matatagpuan sa halos lahat ng larangan ng pisika, mula sa mga sound wave hanggang sa kuryente. Ang kahulugan ng resonance ay kapag ang dalas ng puwersa sa pagmamaneho ay katumbas ng natural na dalas ng system, pagkatapos ay sa sandaling iyon ay naabot nito ang pinakamataas na halaga nito.

Ang sumusunod na halimbawa ng resonance ay magbibigay ng insight. Sabihin nating naglalakad ka sa isang manipis na tabla na itinapon sa isang ilog. Kapag ang dalas ng iyong mga hakbang ay tumutugma sa dalas o panahon ng buong system (board-person), ang board ay magsisimulang mag-oscillate nang malakas (yumuko pataas at pababa). Kung patuloy kang lilipat sa parehong mga hakbang, ang resonance ay magdudulot ng malakas na vibration amplitude ng board, na lalampas sa pinahihintulutang halaga ng system at sa huli ay hahantong ito sa hindi maiiwasang pagkasira ng tulay.

Mayroon ding mga lugar ng pisika kung saan posibleng gumamit ng ganitong phenomenon bilang kapaki-pakinabang na resonance. Maaaring magulat ka sa mga halimbawa, dahil karaniwan naming ginagamit ito nang intuitive, nang hindi man lang napagtatanto ang siyentipikong bahagi ng isyu. Kaya, halimbawa, gumagamit kami ng resonance kapag sinubukan naming ilabas ang isang kotse mula sa isang butas. Tandaan, ito ay pinakamadaling makamit ang mga resulta lamang kapag itinulak mo ang kotse habang ito ay sumusulong. Ang halimbawang ito ng resonance ay nagpapataas ng saklaw ng paggalaw, sa gayon ay nakakatulong na hilahin ang kotse.

Mga halimbawa ng mapaminsalang resonance

Mahirap sabihin kung aling resonance ang mas karaniwan sa ating buhay: mabuti o nakakapinsala sa atin. Alam ng kasaysayan ang isang malaking bilang ng mga nakakatakot na kahihinatnan ng hindi pangkaraniwang bagay ng resonance. Narito ang pinakasikat na mga kaganapan kung saan makikita ang isang halimbawa ng resonance.

1. Sa France, sa lungsod ng Angers, noong 1750, isang detatsment ng mga sundalo ang lumakad sa isang hakbang sa isang chain bridge. Kapag ang dalas ng kanilang mga hakbang ay tumutugma sa dalas ng tulay, ang hanay ng mga vibrations (amplitude) ay tumaas nang husto. Nagkaroon ng resonance, at naputol ang mga tanikala, at ang tulay ay bumagsak sa ilog.
2. May mga kaso kapag sa mga nayon ay nawasak ang isang bahay dahil sa isang trak na nagmamaneho sa kahabaan ng pangunahing kalsada.

Tulad ng nakikita mo, ang resonance ay maaaring magkaroon ng napaka-mapanganib na mga kahihinatnan, kung kaya't dapat na maingat na pag-aralan ng mga inhinyero ang mga katangian ng mga bagay sa konstruksiyon at wastong kalkulahin ang kanilang mga frequency ng panginginig ng boses.

Kapaki-pakinabang na Resonance

Ang resonance ay hindi limitado sa mga kahihinatnan. Sa pamamagitan ng maingat na pag-aaral sa mundo sa paligid natin, makikita ng isang tao ang maraming mabuti at kapaki-pakinabang na resulta ng resonance para sa mga tao. Narito ang isang kapansin-pansing halimbawa ng resonance na nagpapahintulot sa mga tao na makatanggap ng aesthetic na kasiyahan.

Ang disenyo ng maraming mga instrumentong pangmusika ay gumagana sa prinsipyo ng resonance. Kumuha tayo ng violin: ang katawan at ang string ay bumubuo ng isang solong oscillatory system, sa loob kung saan mayroong isang pin. Ito ay sa pamamagitan nito na ang mga frequency ng vibration ay ipinapadala mula sa itaas na kubyerta hanggang sa ibaba. Kapag ginalaw ng luthier ang busog sa kahabaan ng string, ang huli, tulad ng isang arrow, ay nagtagumpay sa alitan ng ibabaw ng rosin at lumilipad sa kabaligtaran na direksyon (nagsisimulang lumipat sa kabaligtaran na lugar). Ang isang resonance ay nangyayari, na ipinadala sa pabahay. At sa loob nito ay may mga espesyal na butas - f-hole, kung saan inilalabas ang resonance. Ito ay kung paano ito kinokontrol sa maraming mga instrumentong may kuwerdas (gitara, alpa, cello, atbp.).

Ang kababalaghan ng resonance ay sinusunod sa mga mekanikal na oscillatory system na pana-panahong nakalantad sa mga panlabas na puwersa. Ang mga puwersang ito ay naglilipat ng isang tiyak na enerhiya sa oscillatory system, na nagiging enerhiya ng paggalaw, i.e. ang system oscillates at ang amplitude ng oscillations ay tumataas at nagiging maximum kapag ang isang panlabas na puwersa ay kumikilos sa oscillatory system na may parehong frequency ng oscillation frequency ng system mismo - ito ay RESONANCE.

Ang mga suspension bridge ay may ilang hindi maikakailang mga pakinabang kumpara sa iba pang mga uri ng disenyo ng tulay. Gayunpaman, matagal nang nabanggit na ang mga suspension bridge ay hindi maaasahan sa malakas na hangin. Isa sa pinakamalaking sakuna sa kasaysayan ng pagtatayo ng tulay ay ang pagbagsak ng tulay sa ibabaw ng Tacoma River (USA) noong Nobyembre 7, 1940. Ang pagtatayo ng tulay na ito ay natapos noong tag-araw ng 1940. Ang span, ang ikatlong pinakamahaba sa mundo, ay 854m ang haba. Hindi inaasahan ang maraming trapiko at ang tulay ay ginawang napakakitid - 11.9 m ang lapad. Ang daanan ay idinisenyo para sa 2 hilera ng mga kotse. Ang ibabaw ng kalsada ay nasuspinde sa dalawang bakal na lubid na may sag na 70.7 m.
Kaagad pagkatapos ng pagtatayo, ang tulay ay natagpuan na napaka-sensitibo sa pagkilos ng hangin; ang mga amplitude (mga saklaw) ng mga vibrations ng tulay ay umabot sa 1.5 m. shock absorbers) sa mga pylon; Ito ang pangalang ibinigay sa mga haligi na sumusuporta sa mga pangunahing (bearing) na mga kable sa mga suspension bridge. Ngunit hindi nito napigilan ang sakuna.
Simula sa 8 a.m. noong Nobyembre 7, hindi masyadong malakas na vertical multinodal (sa anyo ng ilang mga alon) ang mga baluktot na vibrations na may dalas na 0.8 Hz ay ​​naobserbahan. Kapansin-pansin na ang hangin ay walang napakabilis na bilis, mga 17 m/s, samantalang bago ito ay may mga kaso na ang tulay ay nakatiis sa mas malakas na hangin. Sa mga 10 a.m., bahagyang tumaas ang bilis ng hangin (hanggang 18.7 m/s), at ang single-node (sa anyo ng isang solong alon) flexural-torsional oscillations na may makabuluhang mas mababang frequency (0.2 Hz) at napakalaking amplitude ay itinatag. Nang maabot ng spin ang pinakamataas nito, tumagilid ang daanan patungo sa horizon sa isang anggulo na 45°. Ang matalim na pagbabago sa dalas ng oscillation ay naganap, tila, bilang isang resulta ng pagkasira ng ilang mahahalagang koneksyon sa istraktura. Ang tulay ay nakatiis sa mga panginginig ng boses na ito sa loob ng halos isang oras, pagkatapos nito ay isang malaking bahagi ng kalsada ang naputol at nahulog sa tubig. Ang buong proseso ay kinunan, na nagbigay ng mahalagang materyal para sa pagsasaliksik sa mga sanhi ng pagbagsak.
Ang sakuna ay nakakuha ng napakalaking pansin sa pananaliksik. Dalawang linggo lamang pagkatapos ng katotohanan, ang sikat na mekaniko na si T. von Karman ay nagbigay ng paliwanag sa mga sanhi ng sakuna at ipinahiwatig pa ang bilis ng hangin kung saan ito maaaring mangyari. Ang pagkawasak ay naganap sa bilis ng hangin ng pagkakasunud-sunod na 18 - 19 m/s, at kinakalkula ni T. von Karman ang 22.2 m/s. Kaya kahit ito ay matatawag na tagumpay ng mekaniko.
Anong mga konklusyon ang nakuha ng mga mekanika mula dito? Isa pang tulay ang itinayo na sa kabila ng Tacoma River. Ang lapad nito ay nadagdagan ng higit sa 1.5 beses at 18 m, at ang cross-section ng daanan ay binago din. Bilang karagdagan, ang mga solid beam ay pinapalitan ng through trusses, na makabuluhang binabawasan ang puwersa ng presyon ng hangin. Ang mga modernong suspension bridge ay mga magaan na istruktura na sinuspinde ng mga bakal na kable na tinatawag na cable stay. Maaari silang makatiis ng malakas na hangin at iba pang mga load at gumagana nang normal sa loob ng maraming taon. Nabatid na ang mga sakuna tulad ng nangyari sa Tacoma Bridge ay hindi maaaring mangyari dito. Naunawaan ng mga mekaniko kung ano ang maaaring mangyari at kung paano ito maiiwasan.
Ang resonance ay maaaring mangyari kapag ang isang malaking misa, halimbawa, ang isang sundalo sa pormasyon, ay dapat tumawid sa isang tulay habang nagmamarka ng isang hakbang sa parehong oras, ang utos ay tumutunog na huminto sa pagmamartsa, ang mga tao ay tumatawid sa tulay tulad ng mga ordinaryong pedestrian... Mga makina na may umiikot; Ang mga bahagi ay naka-install sa napakalaking pundasyon upang kapag ang makina ay umindayog (na hindi maiiwasan), ang resonance ay hindi nangyayari sa pundasyon at hindi ito bumagsak.
Ang phenomenon ng resonance ay ang batayan ng radiotelephone communications at telecommunications.