Desastre de resonancia
En términos de mecánica y construcción, la catástrofe de resonancia describe la destrucción de un edificio o una instalación técnica por amplitudes de vibración excesivas en caso de resonancia . Con una excitación que se repite periódicamente , cuya frecuencia corresponde a una frecuencia de resonancia, se transfiere cada vez más energía al sistema y se almacena allí ( interferencia constructiva ). La energía de vibración se elimina parcialmente del sistema mediante efectos de amortiguación que siempre están presentes . Si la entrada de energía excede la pérdida de potencia , la amplitud de oscilación aumenta hasta que se excede el límite de carga.
causas
La excitación de las vibraciones de resonancia puede tener lugar con una frecuencia predeterminada externamente que corresponde a una frecuencia de resonancia de la estructura vibratoria.
Medidas de protección
Para proteger la construcción, se instalan amortiguadores de vibraciones que reducen en gran medida las amplitudes de vibración en el área de la frecuencia de resonancia y así disipan la entrada de energía (por ejemplo, en la estructura más alta en 2005, el Taipei 101 , un absorbente de péndulo masivo en varios pisos ). Además, la construcción está diseñada para una frecuencia natural que normalmente no ocurre durante el funcionamiento. En áreas de terremotos, las frecuencias de vibración locales de los temblores de tierra son típicas.
Para evitar daños en iglesias o campanarios, cuya resonancia natural es excitada por las campanas vibrantes, es técnicamente posible instalar masas que vibren en dirección opuesta a la campana. En proyectos de campanas más nuevos, la resonancia natural de la torre generalmente se determina con una máquina de desequilibrio antes de instalar las campanas.
En las líneas aéreas , los efectos de resonancia pueden destruir los aisladores y provocar cortocircuitos eléctricos . Como remedio, se utilizan amortiguadores de vibraciones Stockbridge en los conductores.
Ejemplos de
Los siguientes casos son ejemplos conocidos de vibraciones de resonancia excesivas que han resultado en destrucción:
- El 12 o 14 de abril de 1831, 74 soldados británicos marcharon sobre el puente colgante de Broughton . El puente se derrumbó; 40 soldados cayeron en el Irwell , 20 de ellos resultaron heridos y seis de gravedad. Algunos lo atribuyen al efecto de resonancia. Según otra fuente, probablemente fue solo la sobrecarga provocada por el peso de los soldados lo que provocó el derrumbe. Para prevenir el peligro potencial, a menudo está prohibido y en Alemania de acuerdo con el § 27 (6) StVO marchar al unísono sobre un puente.
- El 7 de noviembre de 1940, partes del primer puente Tacoma Narrows se estrellaron contra Puget Sound . Debido a la rigidez insuficiente de la viga del tablero , el puente fue sometido a intensas vibraciones de torsión por vientos cruzados , lo que provocó la rotura de las cuerdas de suspensión .
- Cuando un vidrio se expone a su frecuencia natural , la oscilación natural puede excitarse con tanta fuerza que se rompe. Esto es posible con un generador de tonos, por ejemplo. La voz humana generalmente no es adecuada para romper un vidrio, ya que no se puede lograr ni la presión sonora requerida ni la pureza de la frecuencia. En un episodio de Mythbusters , el cantante Jaime Vendera trae una copa de vino a una catástrofe de resonancia solo con la ayuda de su voz.
Evidencia individual
- ↑ Ulrich Menschen: Physics and its applications in technology and the environment , 2nd edition Hanser Verlag (2004), p. 100
- ^ Johannes Rybach, Physik für Bachelors, Hanser Verlag (2009), p. 57
- ↑ Las campanas hacen oscilar la torre de la iglesia | Espectáculo nocturno | BR24. Recuperado el 7 de mayo de 2021 (alemán).
- ↑ Mediciones de vibraciones: Cuando las campanas son la causa del daño a la iglesia. Consultado el 7 de mayo de 2021 .
- ↑ La revista filosófica: o Anales de química, matemáticas ..., Volumen 9 Richard Phillips, Richard Taylor (p. 385)
- ↑ Serie ZEIT ¿Es cierto?: Los puentes pueden colapsar cuando los soldados marchan sobre ellos al unísono por Christoph Drösser
- ↑ lehrer-online.de : ¿Puedes cantar vidrio en pedazos?
- ↑ Meyer Sound ayuda a los cazadores de mitos a lograr un gran éxito. En: Meyer Sound. Archivado desde el original el 22 de febrero de 2006 ; consultado el 12 de agosto de 2019 .