一座橋樑的斷裂與 共振
我想你應該也有走過吊橋的經驗吧!搖搖晃晃的!
如果你和我一樣頑皮,在吊橋上上下搖晃身體,你會發覺到
當你身體上下搖晃於某『特定頻率』時,吊橋也晃的越厲害!
平常我們盪鞦韆時,也都會運用同樣的道理,
在適當的時刻 讓身體蹲下或站起,則能讓鞦韆越盪越高!
於1940年一座位於美國華盛頓州的巨型吊橋完工了!
Tacoma Narrow bridge |
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當橋樑尚未通車前,就有人注意到該座橋在不是很強的風吹動下便會開始擺動。
在橋的一端看車輛通過時,由於橋樑的振動,會看見車子上下擺動。 |
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於是成為新聞媒體報導的焦點!如右圖
注意看圖中間的車子 ,時而出現,時而消失! |
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11月七日那一天,風速約 60公里/時。橋樑原本以
如右圖 頻率為36Hz,振幅為約半公尺的方式振動! 之後,改變為 扭轉的方式,如右圖 |
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於11月七日那一天(通車後不到四個月)
該座橋 如右圖般 斷掉了! 由於當時是媒體報導的焦點,因此過程被完整拍攝下來! |
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以下的圖片是當時拍下的黑白照片(每張約100K)
斷掉前從側面拍攝的圖片 |
橋扭轉的 圖片 橋兩邊的高度最多相差8公尺 |
橋開始斷裂的 圖片 |
數分鐘後整片約200公尺的橋落下的 圖片 |
橋的一端 墜落下去的 圖片 |
橋 斷掉後中間的一截 圖片 |
顯示橋樑的結構與損壞的情形 圖片 |
顯示橋樑 金屬架構損壞狀況 圖片 |
橋樑實際大小的感覺 圖片 |
每一個穩定平衡系統有其特殊的振盪頻率(於平衡位置附近變化造成的運動)
當外力以相同頻率施加於此系統,則即使外力很小,但卻能一直增加系統振盪的振幅。
於是不需要很強的風勢,只要風變化的頻率恰好與 橋樑的 自然振動頻率吻合!
便可能造成 巨大的危險! 不只是橋樑如此,所有的建築物都有其自然振動頻率。
之後,每當建造橋樑時便會先製造模型,在風洞裡先做測試!
歡迎批評指教! 電子郵件 : 請按 hwang@phy03.phy.ntnu.edu.tw
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