はい、行進する兵士の派遣団は橋を崩壊させることができます.これは、兵士が一斉に行進するとき、そうでなければ分散した歩行者の周波数が、より統一された周波数に変換されるためです。この周波数がブリッジの固有振動数とほぼ一致すると、増幅された振動でブリッジが共振する可能性があります。生成される機械的共振が強いほど、橋が崩壊する可能性が高くなります。
さて、この質問への答えは間違いなくイエスです!実際、これは以前にも起こりました。 1831 年、行進中の兵士の派遣団がブロートン吊り橋を破壊しました。残念なことに、この旅団には、彼らがその運命的な散歩をする前に、彼らにもっとよく教えてくれる物理学者が雇われていませんでした!
ブロートン吊り橋 (出典:Wikimedia.org)
頻度の原則
この現象は単純な周波数の原理に基づいており、これらの破壊的な結果を助長します。周波数は、単位時間内に発生する振動または振動の数です。これをよりよく理解するために、振り子が揺れていると想像してください。振り子が速く振れるほど、その振動数は大きくなります。
さて、同じ質量の振り子が異なる長さの紐やひもに吊るされていると、異なる速度で揺れることに気付いたに違いありません。短い振り子は、長い距離で保持された振り子よりも速くスイングします。これは、長さの違いによって振り子の固有振動数が異なるためです。
固有振動数は、外力が加えられたときにシステムが自然に振動または振動する周波数です。これは、鉛筆、ガラス、木、さらには橋など、完全に非弾性ではないすべてのもの (暖かい粘土など) に適用できます。ギターの弦が違うと音が違う理由を考えたことはありませんか?簡単に言えば、固有振動数が異なるからです。一部のスイングが他のスイングよりも高くなるのはなぜですか?固有振動数が異なるからです。弾むボールと弾まないボールがあるのはなぜですか?答えは同じで、固有振動数が異なります。
大型トラックが外をうろうろしているときに、部屋の窓がガタガタ鳴るのを感じたことがありますか?これは、トラックが生成する固有振動数と同期して窓が振動するときに発生します。この効果は共鳴と呼ばれますが、本当に劇的なことが起こるためには、かなり非弾性のシステムが、それ自体の固有周波数に完全に一致する周波数にさらされる必要があります。したがって、トラックの固有振動数が窓の固有振動数と同じである場合、そのように作成された機械的共振により、窓が粉々になります。同様に、歌手がワイングラスの固有振動数に匹敵するほど高い周波数で歌うと、声の力だけで効果的にグラスを割ることができます!
クレジット:ジェニファー・テイタム/Shutterstock
橋と兵士に戻る
人が橋の上を歩くと、複雑で分散した周波数が集合的に発生し、その組み合わせは橋の固有振動数とはかけ離れています。しかし、兵士が一斉に行進すると、そうでなければ分散した人々の歩行の周波数が、より統一された周波数に変換されます。この周波数がブリッジの固有振動数とほぼ一致すると、増幅された振動でブリッジが共振する可能性があります。生成される機械的共振が強いほど、橋が崩壊する可能性が高くなります。
この状況に対処するために、エンジニアは、容易に発生する可能性のある固有振動数で振動しない構造を確実に構築する必要があります。それにもかかわらず、兵士は現在、橋を渡るときにストライドを壊すように教えられています.技術者が何と言おうと、今の兵士は彼らを信頼するよりもよく知っています!
