경우 타코마 좁혀 다리 Puget Sound 상태에서 워싱턴의 유명 축소 on November7,1940 년,그것은 영화에 대한 후손. 이 영상은 고등학교 물리학의 표준 주제 인 공명의 교과서 예제의 기초가되었습니다. 그러나 그 고전적인 설명은 잘못되었습니다.

초기 디자인에 대한 브릿지 엔지니어 클라크 Eldridge 들에 대한 일반적인 서스펜션 브리지 25 피트 높이의 트러스에서도 굳이 다리에서 그것을 유지 흔들리는 너무 많., 그러나 1,100 만 달러의 제안 된 디자인은 비용이 많이 들었습니다. 엔지니어 레온 Moisseiff—상담을에는 골든 게이트 브리지에서 샌프란시스코 무효화와 소설과 심미적인 디자인 대체 트러스는 8 피트 높이의 격판덮개 들보를 낮추는 건축 비용에$8 백만을 제공하지만 훨씬 적은 저항하는 구부리고 왜곡입니다.,

Moisseiff 와 그의 뉴욕 동료,프레드릭 Lienhard,주간 주요 케이블 것이 충분히 딱딱를 흡수하는 충분한 정적 풍압을 안정시키는 구조이기 때문에,공기역학적 작용하는 힘을 다리에 밀어 것입니다 그것은 단지 옆으로 보다는 오히려합니다. 그들의 주장은 오스트리아의 토목 기술자들에 의해 개발 된 편향 이론에 근거했다.

그 저렴하고 슬림하고 우아한 디자인이 승리했으며 1938 년 9 월 27 일에 건설이 시작되었습니다., 문제가 있었는 동안에도 다리가 아직도 건설로,갑판에 이동 및 아래 수직으로 크게 심지어는 적당한 바람. 그것은 건설 노동자들에게 인기있는 술집 노래에서 영감을 얻은 다리”Galloping Gertie”를 더빙하도록 자극했습니다. 1940 년 7 월 1 일에 다리가 열렸을 때 대중은 진동을 직접 경험했습니다.,

여러 시도되었을 줄이 튀어:타이 다운 케이블을 고정판을 거더 50 톤 콘크리트 블록(케이블 곧 먹);한 경 케이블을 연결하는 주요 케이블의 갑판;및 유압 버퍼를 저해하는 주요 기간의 종방향 운동. 아무도 완충 효과가 많지 않았습니다. 그래서 워싱턴 톨리 기관에서 가져 워싱턴 대학의 공학 교수라는 프레드릭 Farquharson 수행하는 풍동 연구에서 희망을 찾는 솔루션입니다.,

Galoping Gertie 는 시간당 50 마일의 바람에 의해 폭파 되었음에도 불구하고 10 월 내내 놀라 울 정도로 잘 행동했습니다. 하지만 Farquharson 는 때때로 그의 모델을 표시 할 것을 비틀며,이후 기자들에게 말했다,”우리는 그것을 보았다고 말하는 경우에는 그 종류의 모션을 이제까지 발생한 실제 교량,그것은 끝이 될 것이라고 있습니다.”

Farquharson 에 서 있었 타코마에 좁은 다리의 아침 7 월,그리고 문제가 돌 다리가 아닌 일반적인 수신 거부—으로 성장하고 알람입니다., 반 시간 이전에,관계자들을 폐쇄했다 그것은 교통하지만,Tacoma 뉴스 트리뷴 기자 레너드 코츠워스 만들었다 위에 다리를하기 전에 그 때에 그는 중간에 걸쳐,특히 큰 반송 toppled 자신의 자동차의 측면에. 그는 뛰어 및 관리를 크롤링,상처 그리고 출혈,에서 자신의 손과 무릎으로 기어의 안전 타워,으로 여섯 램프의 게시물이 물고 강철 깔개에 케이블을 생산 금속 wail. 큰 강철 케이블은 오전 11 시경에 스냅되었고,도로의 600 피트가 아래의 물 속으로 무너지면서 덜컹 거리는 포효가 뒤 따랐다., 마지막으로,전체 센터 스팬은 단지 두 개의 타워가 서있는 채로 금이 갔다.

그 다음 날은 다리가 무너진 이유를 설명하기위한 투쟁을 드러냈다. 뉴욕 타임즈 기사는 공명 현상에 기인했다:”시간 연속 올바르게 도청하고 곧 진자가 최대 진폭으로 스윙합니다. 그래서이 다리로.”때와 교육자 프랭클린 밀러 분산 영상의 붕괴에 대한 교실에서 사용하는 1962 년,하나의 자막을 잘못하여 언급된”공명진동으로”원인입니다., (영상을 자체가 또한 증명을 오해의 소지가 있을,덕분에 오류로 변환하는 초기 영화 릴 다른 형식으로 다른 초당 프레임 요금입니다.)

그 설명은 수십 년 동안 붙어 있었지만,Federal Works Administration 은 공명이”황당한”설명이라고 결론지었습니다. Farquharson 은 10 년 후 자신의 보고서에서 많은 것을 확인했습니다. 진정한 범인은 그가 붕괴의 날 그의 초기 모델과 다리 자체에서 모두 관찰했던 비틀림 움직임이었다.,

에 대한 더 세부사항,아래의 섹션에서 상태의 워싱턴 Department of Transportation(DOT)무기한 온라인 보고서의 원인에 타코마노 다리가 축소:

왜 급속도 거티 붕괴?

…Galoping Gertie 의 실패에 대한 주요 설명은”비틀림 플러터.”이 복잡한 일련의 사건을 여러 단계로 나누는 데 도움이 될 것입니다.

다음은 설명의 핵심 사항을 요약 한 것입니다.

  1. 일반적으로 1940Narrows Bridge 는 비틀림(비틀림)힘에 대한 저항이 상대적으로 적었습니다., 그것은 1 에서 72 와 같은 큰 깊이 대 폭 비율을 가졌기 때문입니다. 거티의 길고 좁고 얕은 보강 대들보는 구조를 매우 유연하게 만들었습니다.
  2. 1940 년 11 월 7 일 오전 10 시 직후에 중요한 사건이 발생했습니다. 북쪽 케이블의 중간 스팬에있는 케이블 밴드가 미끄러졌습니다. 이로 인해 케이블을 두 개의 불평등 한 세그먼트로 분리 할 수있었습니다. 즉,다리 갑판의 수직(위아래)에서 비틀림(비틀림)운동으로의 변화에 기여했습니다.
  3. 또한 교량 갑판의 비틀림 운동에 기여하는 것은”소용돌이 흘리기.,”In brief,소용돌이 흘리기에서 발생한 좁은 다리는 다음과 같다:
    1. 바람으로서 분리되어 그것은 강 측면의 급속도 거티의 갑판,8-발 솔리드판들보. 강철조차도 탄성이 있고 높은 응력 하에서 변화가 형성되기 때문에 교량 갑판에서 소량의 비틀림이 발생했습니다.
    2. 비틀기 교량 갑판은 증가하기 위하여 바람 교류 분리를 일으키는 원인이 되었습니다. 이것은 소용돌이 또는 소용돌이 치는 바람의 힘을 형성하여 갑판을 더 들어 올리고 비틀었다.
    3. 갑판 구조는이 리프팅 및 비틀림에 저항했습니다. 이전 위치로 돌아가는 자연스러운 경향이있었습니다., 그것이 돌아 왔을 때,그 속도와 방향은 양력과 일치했습니다. 다른 말로하면,그것은 소용돌이와 함께”단계적으로”움직였다. 그런 다음 바람이 그 움직임을 강화했습니다. 이것은”잠금 장치”이벤트를 생성했습니다.
  4. 그러나 바람의 외부 힘만으로는 충분하지 않아 Narrows Bridge 를 이끄는 심한 비틀림이 실패하게되었습니다.
  5. 이제 갑판 운동은”비틀림 플러터로 들어갔다.””비틀림 플러터”는 복잡한 메커니즘입니다. “플러터”는 자체 유도 고조파 진동 패턴입니다. 이 불안정성은 매우 큰 진동으로 성장할 수 있습니다.,

다리 운동이 수직에서 비틀림 진동으로 바뀌면 구조가 더 많은 풍력 에너지를 흡수했습니다. 다리 갑판의 비틀림 동작이 바람의 소용돌이를 제어하기 시작하여 두 사람이 동기화되었습니다. 구조의 비틀림 움직임은 자체 생성이되었습니다. 다시 말해,다리에 작용하는 힘은 더 이상 바람에 의한 것이 아닙니다. 다리 갑판의 자체 운동은 힘을 일으켰습니다. 엔지니어들은이를”자기 흥분”모션이라고 부릅니다.

이것은 매우 중요했는 두 가지 유형의 불안정성,와동 차단 및 비틀림 떨림을 모두 발생에 상대적으로 낮은 풍속을 보여줍니다., 일반적으로,소용돌이 흘리기에서 발생하는 상대적으로 낮은 풍속,25 35mph,그리고 비틀림 플러터 에서는 고 풍속,다음과 같 100mph. 때문에의 거티의 디자인,그리고 상대적으로 약한 저항 비틀림 힘,소용돌이에서 흘리는 불안정성을 다리에 갔다 오른쪽으로”비틀림 flutter.”

이제 다리는 움직임을”축축하게”하는 자연스러운 능력을 뛰어 넘었습니다. 비틀림 운동이 시작되면 소용돌이 힘을 제어했습니다. 비틀림 운동은 작게 시작되어 자체 자체 유도 에너지를 기반으로 구축되었습니다.,즉,Galoping Gertie 의 비틀림은 더 많은 비틀림을 유도 한 다음 더 크고 더 큰 비틀림을 유도했습니다. 이것은 저항하기 위하여 교량 구조 힘 저쪽에 증가했습니다. 실패 결과.

19 세기 다리 디자이너들은 수많은 다리 붕괴로 고통스런 교훈을 얻었지만 20 세기 디자이너들은주의를 기울이지 않았습니다. 다시 말을 인용,워싱턴 주립 보고서 점:

첫 번째 조사-부분적으로 답변을”왜”

초기 서스펜션 브리지 실패의 결과에서는 빛에 걸쳐 매우 가동 가능한 데에 취약한 바람(공기역학)다., 19 세기 후반에 엔지니어들은 매우 뻣뻣하고 무거운 현수교로 나아갔습니다. John Roebling 은 1883 년 브루클린 다리를 의식적으로 설계하여 바람의 스트레스에 대해 안정적 이도록했습니다. 20 세기 초에,그러나 말한 데이비드 P. 빌링턴,블 링”역사적 관점을 듯에 의해 대체되었습 visual 기본 설정과 무관하는 구조 공학.

Galloping Gertie 가 실패한 지 불과 4 개월 만에 Columbia University 의 토목 공학 교수 인 J.K., 핀치(Finch)는 1 세기 이상의 현수교 실패를 요약 한 Engineering News-Record 에 기사를 실었습니다. Finch 선언,이는 오랫동안 잊혀진 어려움과 함께 초기 서스펜션 브리지 명확하게 표시하는 현대적인 엔지니어,선회의 Tacoma 브리지 구성된 완전히 새로운 뭔가 이상한,그들은 새로운 그들은 단순히 잊어 있습니다.’…현수교 디자이너 엔지니어의 전체 세대는 19 세기의 교훈을 잊어 버렸습니다., 마지막 주요 현수교 실패는 나이아가라-클리프톤 다리가 1889 년에 떨어졌을 때 50 년 전에 일어났습니다. 그리고 1930 년대에는 공기 역학적 힘이 전혀 잘 이해되지 않았습니다.

후

남아있는 원래 타코마 좁혀 다리 갑판에 아직도 아래의 Puget Sound,을 형성하고 인공 산호초,그리고 그것의 측면에 걸쳐 있었다 녹아에 대한 강철 차 세계 대전 동안. 결국 주 당국이 승인체 브리지,에서 완료 1950 년대와 불리는’튼튼한 거티.,’이번 사용된 디자인은 33 피트 트러스가 굳은 다리뿐만 아니라,바람 grates 및 유압 충격 흡수기를 비치하고 있습니다. 2007 년에 두 번째 다리가 추가되었습니다.<피>1. 워싱턴 주 교통부,타코마 내로우즈 브릿지:훌륭한 기계의 실패로 인한 교훈,왜 Galloping Gertie 가 붕괴 되었습니까? 에서 사용 가능 wsdot.wa.gov/TNBhistory/Machine/machine3.htm#6<피>2. 아이비드.,첫 번째 조사-“왜”에 대한 부분적인 대답.”

추가 읽기:

녹색,D. 고 Unruh,W.G.”오류의 터코마교:물리적 모델,”American Journal of Physics74(2006):706.,

파스테르나크,알렉스. “가장 이상하고 가장 멋진 다리 붕괴(그리고 우리가 어떻게 잘못했는지),”마더 보드,2015 년 12 월.