când podul Tacoma Narrows peste Puget Sound din statul Washington s-a prăbușit faimos pe 7 noiembrie 1940, a fost capturat pe film pentru posteritate. Filmul a devenit baza unui exemplu de rezonanță din manual, care este un subiect standard în fizica liceului. Dar această explicație clasică este incorectă.

proiectele inițiale pentru pod de către inginerul Clark Eldridge au fost pentru un pod suspendat tipic, cu ferme înalte de 25 de metri sub drum, pentru a rigidiza podul și a-l împiedica să se balanseze prea mult., Dar designul propus de 11 milioane de dolari a fost costisitor. Inginer Leon Moisseiff — care a consultat pe Podul Golden Gate din San Francisco — a contracarat cu un roman si un design estetic plăcut, care a înlocuit ferme cu 8-picior-mare placă grinzi, scăderea costurilor de construcție la 8 milioane de dolari, dar oferă mult mai puțin rezistența la încovoiere și răsucire.,Moisseiff și colegul său din New York, Frederick Lienhard, au susținut că cablurile principale ar fi suficient de rigide pentru a absorbi suficientă presiune statică a vântului pentru a stabiliza structura, deoarece forțele aerodinamice care acționează pe pod ar împinge-o doar lateral, mai degrabă decât în sus și în jos. Argumentul lor s-a bazat pe teoria deformării, care a fost dezvoltată de inginerii civili austrieci.acest design mai ieftin, mai subțire și mai elegant a câștigat, iar construcția a început pe 27 septembrie 1938., Au existat probleme chiar și în timp ce podul era încă construit, puntea deplasându-se în sus și în jos pe verticală semnificativ în condiții de vânt moderat. Aceasta i-a determinat pe muncitorii din construcții să dubleze Podul „Galloping Gertie”, inspirat de un cântec popular de salon. Când podul s-a deschis la 1 iulie 1940, publicul a experimentat vibrațiile de prima dată.,

mai Multe încercări au fost făcute pentru a reduce viguros: cravată în jos cablurile de ancorare a plăcii grinzilor la 50 de tone de blocuri de beton (cablurile curând rupt); adaos de înclinat cablu rămâne conectarea principalele cabluri de la mijlocul punții; și hidraulic tampon pentru a umezi principal span longitudinală mișcare. Niciunul nu a avut un efect de atenuare. Deci, Autoritatea de la Washington Toll Bridge a adus un profesor de inginerie de la Universitatea din Washington pe nume Frederick Farquharson pentru a efectua studii de tunel eolian în speranța de a găsi o soluție.,Gertie galopantă a fost surprinzător de bine comportată pe tot parcursul lunii octombrie, în ciuda faptului că a fost lovită de vânturile 50 mph. Dar Farquharson a observat că, ocazional, modelele sale ar arăta o mișcare de răsucire, iar mai târziu a declarat reporterilor: „am urmărit-o și am spus că, dacă acest tip de mișcare a avut loc vreodată pe podul real, ar fi sfârșitul podului.Farquharson stătea pe Podul Tacoma Narrows în dimineața zilei de 7 noiembrie și a remarcat că mișcarea problematică de răsucire a podului — mai degrabă decât cea tipică — cu alarmă în creștere., O jumătate de oră mai devreme, oficialii au închis-o la trafic, dar Reporterul Tacoma News Tribune Leonard Coatsworth a făcut-o pe pod chiar înainte de atunci; dar când a fost la jumătatea drumului, o saritura deosebit de mare răsturnat mașina pe partea sa. El a sărit și a reușit să se târască, vânătăi și sângerări, pe mâini și genunchi pentru siguranța turnuri, șase posturi lampă s-a rupt și oțel acoperitoare de pe cabluri a produs un perete metalic. Mare de cabluri de oțel a cedat în jurul orei 11 a. m., urmat de un hodorogit ca 600 de metri de carosabil prăbușit în apă de mai jos., În cele din urmă, întreaga deschidere a centrului s-a crăpat, lăsând doar cele două turnuri în picioare.zilele care au urmat au scos la iveală o luptă pentru a explica de ce podul s-a prăbușit. Un articol din New York Times a atribuit-o fenomenului de rezonanță: „robinetele succesive de timp în mod corect și în curând pendulul se leagănă cu amplitudinea maximă. Deci, cu acest pod.”Și când educatorul Franklin Miller a distribuit filmul prăbușirii pentru utilizarea în clasă în 1962, una dintre subtitrări a menționat în mod eronat „vibrația de rezonanță” drept cauză., (Filmul în sine s-a dovedit, de asemenea, înșelător, datorită erorilor de conversie a rolelor de film timpurii în alte formate cu rate diferite de cadre pe secundă.această explicație a rămas blocată zeci de ani, chiar dacă Administrația Federală a lucrărilor a concluzionat că rezonanța era o explicație „improbabilă”. Farquharson a confirmat la fel de mult în propriul său raport un deceniu mai târziu. Adevăratul vinovat a fost mișcarea de răsucire pe care a observat-o atât în modelele sale timpurii, cât și pe podul însuși în ziua prăbușirii.,pentru mai multe detalii, mai jos este o secțiune din Raportul online nedatat al Departamentului de transport al Statului Washington (DOT) cu privire la cauza prăbușirii podului Tacoma Narrows:

De ce s-a prăbușit galopul Gertie?

… explicația principală a eșecului galopant al lui Gertie este descrisă ca „flutter torsional.”Aceasta va ajuta la ruperea acestei serii complicate de evenimente în mai multe etape.iată un rezumat al punctelor cheie din explicație.

  1. În general, podul Narrows din 1940 a avut o rezistență relativ mică la forțele de torsiune (răsucire)., Asta pentru că avea un raport atât de mare adâncime-lățime, de la 1 la 72. Grinda lungă, îngustă și superficială a lui Gertie a făcut structura extrem de flexibilă.
  2. în dimineața zilei de 7 noiembrie 1940, la scurt timp după ora 10 A.M., a avut loc un eveniment critic. Banda de cablu de la mijlocul intervalului de pe cablul de nord a alunecat . Acest lucru a permis cablului să se separe în două segmente inegale. Acest lucru a contribuit la trecerea de la mișcarea verticală (în sus și în jos) la mișcarea torsională (răsucire) a punții podului.
  3. de asemenea, contribuind la mișcarea de torsiune a punții podului a fost ” vărsarea vortexului.,”Pe scurt, vărsare vortex a avut loc în podul Narrows, după cum urmează:
    1. vânt separate ca a lovit partea galopantă punte Gertie lui, 8-picior grindă placă solidă. O cantitate mică de răsucire a avut loc în puntea podului, deoarece chiar și oțelul este elastic și se schimbă sub stres ridicat.
    2. puntea podului de răsucire a determinat creșterea separării fluxului de vânt. Aceasta a format un vortex sau o forță de vânt învârtită, care a ridicat și a răsucit puntea.
    3. structura punții a rezistat acestei ridicări și răsuciri. Avea o tendință naturală de a reveni la poziția sa anterioară., Pe măsură ce s-a întors, viteza și direcția sa se potriveau cu forța de ridicare. Cu alte cuvinte, sa mutat „în fază” cu vortexul. Apoi, vântul a întărit acea mișcare. Acest lucru a produs un eveniment „lock-on”.dar forța externă a vântului nu a fost suficientă pentru a provoca răsucirea severă care a dus la defectarea podului Narrows.
    4. acum mișcarea punții a intrat în ” flutter torsional.””Flutterul Torsional” este un mecanism complex. „Flutter” este un model de vibrații armonice auto-induse. Această instabilitate poate crește până la vibrații foarte mari.,când mișcarea podului s-a schimbat de la oscilația verticală la cea torsională, structura a absorbit mai multă energie eoliană. Mișcarea de răsucire a punții podului a început să controleze vortexul vântului, astfel încât cele două au fost sincronizate. Mișcările de răsucire ale structurii au devenit auto-generatoare. Cu alte cuvinte, forțele care acționează pe pod nu mai erau cauzate de vânt. Mișcarea proprie a punții podului a produs forțele. Inginerii numesc această mișcare „auto-excitat”.

      a fost esențial ca cele două tipuri de instabilitate, vărsare de vortex și flutter torsional, ambele au avut loc la viteze relativ mici ale vântului., De obicei, vărsare vortex are loc la viteze relativ scăzute ale vântului, cum ar fi 25 la 35 mph, și flutter de torsiune la viteze mari ale vântului, cum ar fi 100 mph. Din cauza designului lui Gertie și a rezistenței relativ slabe la forțele de torsiune, de la instabilitatea de vărsare a vortexului, podul a intrat direct în „flutter torsional.acum, podul era dincolo de capacitatea sa naturală de a „umezi” mișcarea. Odată ce mișcările de răsucire au început, au controlat forțele vortexului. Mișcarea de torsiune a început mici și construit pe propria energie auto-induse.,cu alte cuvinte, răsucirea galopantă a lui Gertie a indus o răsucire mai mare, apoi o răsucire mai mare și mai mare. Acest lucru a crescut dincolo de rezistența structurii podului pentru a rezista. Eșecul a rezultat.

      designerii de poduri din secolul al XIX-lea au învățat lecții dureroase din numeroase prăbușiri de poduri, dar designerii din secolul al XX-lea nu le-au ascultat. Din nou, citând raportul Dot al Statului Washington:

      primele investigații-răspunsuri parțiale la „de ce”

      defecțiuni ale podului au rezultat din deschideri ușoare cu punți foarte flexibile care erau vulnerabile la forțele vântului (aerodinamice)., La sfârșitul secolului al XIX-lea, inginerii s-au mutat spre poduri de suspensie foarte rigide și grele. John Roebling a proiectat în mod conștient Podul Brooklyn din 1883, astfel încât să fie stabil împotriva stresului vântului. În secolul al 20-lea, cu toate acestea, spune David P. Billington, Roebling „perspectiva istorică părea să fi fost înlocuită de o preferință vizuală care nu au legătură cu inginerie structurală.

      la doar patru luni după Galoparea lui Gertie, profesor de inginerie civilă la Universitatea Columbia, J. K., Finch, a publicat un articol în Engineering News-Record care a rezumat peste un secol de eșecuri pod suspendat. Finch a declarat :” aceste dificultăți de mult uitate cu poduri suspendate timpurii arată clar că, în timp ce inginerilor moderni, girațiile podului Tacoma constituiau ceva cu totul nou și ciudat, nu erau noi — pur și simplu fuseseră uitate.”…O întreagă generație de ingineri-proiectanți de poduri suspendate a uitat lecțiile secolului al XIX-lea., Ultimul eșec major al podului suspendat s-a întâmplat cu cinci decenii mai devreme, când podul Niagara-Clifton a căzut în 1889. Și, în anii 1930, forțele aerodinamice nu erau bine înțelese deloc.rămășițele punții originale Tacoma Narrows Bridge sunt încă pe fundul Puget Sound, formând un recif artificial, iar deschiderile laterale au fost topite pentru oțel în timpul celui de-al doilea război mondial. în cele din urmă, autoritățile statului au aprobat un pod de înlocuire, finalizat în 1950 și numit ” robust Gertie.,’De data aceasta designul a folosit Ferme de 33 de picioare pentru a rigidiza podul, precum și grătare de vânt și amortizoare hidraulice. Un al doilea pod a fost adăugat în 2007.

      1. Washington, Departamentul de Stat al Transporturilor, Tacoma Narrows Bridge: lecții de la eșecul unei mașini de mare, de ce galop Gertie colaps? Disponibil la wsdot.wa.gov/TNBhistory/Machine/machine3.htm#6

      2. ibidem., Primele investigații-răspunsuri parțiale la „De ce.Green, D. and Unruh, W. G. „the Failure of the Tacoma Bridge: A physical model,” American Journal of Physics 74 (2006): 706.,Pasternak, Alex. „Cea Mai Ciudată, Cea Mai Spectaculoasă Prăbușire A Podului (Și Cum Am Greșit)”, Placa De Bază, Decembrie 2015.