Крушение моста через Такома Нэрроуз на Тихоокеанском побережье США | FizPortal
Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 8 гостей.

Крушение моста через Такома Нэрроуз (Такома Нэрроуз − узкое место залива вблизи города Такома (штат Вашингтон) на Тихоокеанском побережье США).

348. Возможно, вам приходилось слышать о крушении подвесного моста через Такома Нэрроуз − на физических факультетах ряда университетов США нередко показывают весьма впечатляющий фильм, где засняты колебания моста, приведшие в конце концов к его разрушению.
 Эти колебания возникли еще в период строительства моста; от непрерывного раскачивания конструкции рабочие испытывали тошноту и головокружение. Когда по мосту началось движение, он качался столь сильно, что автомобилисты ради острых ощущении съезжались сюда со всей округи. В иные дни амплитуда колебаний достигала полутора метров, и водители автомобилей прямотаки теряли друг друга из виду.
 Тем не менее крушение моста явилось полной неожиданностью. Утром того рокового дня волнообразное движение моста прекратилось, но вскоре возникли сильные крутильные колебания. Двое людей, оказавшихся в этот момент на мосту, выползли оттуда на четвереньках. Профессор, пытавшийся спасти брошенную на мосту собаку, смог выбраться с него, только двигаясь по линии узлов крутильных колебаний (его движение запечатлено в фильме).
 Через 30 мин после начала крутильных колебаний с проезжей части моста был сорван настил. Через полчаса слетело еще 200 м настила. После этого колебания ненадолго затихли, но вскоре они возобновились; прошло несколько минут − и обрушились остатки сооружения.
 Во всей этой трагедии вряд ли можно винить конструктора моста (он умер вскоре после столь трагического конца своей карьеры): в то время аэродинамическое поведение подвесных мостов было еще очень мало изучено. Это крушение надолго оставило печальный след в мостостроении.
 На занятиях по физике эту аварию обычно рассматривают как пример вынужденного резонанса. Хотя ветер в день крушения был не особенно сильный, колебания моста достигли катастрофического размаха. Почему это произошло и как именно ветер раскачал мост? Как мог ровный ветер вызвать волнообразное движение моста, приведшее затем к крутильным колебаниям? Почему возникают продольные колебания? Как известно, резонанс предполагает определенное соответствие частоты вынуждающей силы и собственной частоты системы. Попытайтесь объяснить, каким образом при ветре могло возникнуть такое соответствие частот. Как можно свести к минимуму аэродинамическую неустойчивость моста? После описанного крушения в проезжей части мостов стали делать продольные прорези, например между полосами встречного движения. Почему это повышает устойчивость конструкции?

Ответ:
 В конечном счете в крушении моста были повинны установленные на нем большие вертикальные щиты. Воздушный поток, налетая на эти щиты, разделялся и обтекал их, а затем и сам мост. Давление над верхней и под нижней кромками щита из-за этого отклонения понижалось. Если бы щит стоял совершенно симметрично по отношению к ветру, то уменьшение давления сверху и снизу щита было бы одинаковым. Но угол, под которым ветер налетал на щит, все время менялся, соответственно менялось и давление. Область пониженного давления перемещалась поперек моста, и на нее накладывалась турбулентность, образующаяся с наветренной стороны щита. Под действием разности давлений над и под ним мост начал колебаться. Аналогичные колебания наблюдаются и на «галопирующих» телефонных проводах, которые, кроме того, под влиянием разности давлений и вихревых потоков свистят (см. задачу 55).
Разрушение Такомского моста и явление резонанса в интересных вопросах.


Смотрите еще