محققان یک توضیح شگفت‌انگیز جدید برای این که چرا پل‌های عابر پیاده می‌توانند ناگهان شروع به تاب خوردن و تاب خوردن کنند، یافته‌اند: تعداد زیادی از مردم به یکباره عبور می‌کنند و فقط سعی می‌کنند سقوط نکنند.
در مطالعه جدیدی که در مجله منتشر شده است ارتباطات طبیعیمحققان نشان می‌دهند که چگونه یک پل - حتی پلی با مهندسی بالایی مانند گلدن گیت یا پل بروکلین - می‌تواند ناگهان ناپایدار شود.
اگر تعداد زیادی از مردم با پای پیاده عبور کنند و هر کدام با سرعت طبیعی خود راه بروند، انرژی زیادی به پل منتقل می کنند که می تواند شروع به ارتعاش کند. سپس، هنگامی که هر واکر قدم های خود را طوری تنظیم می کند که سعی کند سقوط نکند، پل را بیشتر بی ثبات می کنند.
نوسانات روی پل می تواند منجر به هراس جمعی شود - در سال 1987، در پنجاهمین سالگرد پل گلدن گیت در سانفرانسیسکو، 300000 جشن تلاش کردند از آن عبور کنند و پل ناله کرد و تاب خورد و باعث وحشت و استفراغ مردم شد و شروع به پرتاب دوچرخه و دوچرخه کردند. حتی کالسکه ها به اقیانوس می روند تا بار روی پل را سبک کنند.
کار جدید توضیحی را که برای مدت طولانی پذیرفته شده بود برای پل های ناپایدار و متحرک - که در 20 سال گذشته تصور می شد به دلیل همگام سازی عظیم پله ها باشد، از بین می برد.
ایگور بلیچ، استاد ریاضیات، آمار و علوم اعصاب در دانشگاه ایالتی جورجیا، می‌گوید: «کار ما نشان می‌دهد که ارتعاشات بسیار کوچک هر فردی که راه می‌رود می‌تواند تا حد زیادی تقویت شود».
در این مرحله، افراد متوجه لرزش می شوند و گام های خود را برای حفظ تعادل خود تنظیم می کنند. این فقط اوضاع را بدتر می کند و پل می تواند ناپایدار شود.
پل های بهتر و ایمن تر
کار جدید بر داده‌های 30 پل مختلف تکیه دارد و از فرمول‌های پیچیده ریاضی استفاده می‌کند که نقطه عطف دقیق یک پل خاص را پیش‌بینی می‌کند - تعداد دقیق افرادی که شروع به حرکت آن می‌کنند. این مطالعه همچنین نشان می دهد که پل ها به طور کلی ممکن است آسیب پذیرتر از آنچه قبلا تصور می شد باشند.
پل ها به دلیل پدیده هایی مانند جریان هوا و ترافیک دارای فرکانس طبیعی ارتعاش هستند. پیش بینی نقطه بی ثباتی آنها آسان نیست.
بیلیچ گفت که بینش های جدید به مهندسان و طراحان پل کمک می کند "پل های بهتر و ایمن تر بسازند." "جغرافیای این رویدادهای ناپایدار ناشی از جمعیت واقعا جهانی است."
به عنوان مثال، در سال 2003، نیویورک یک ماه گرفتگی داشت و جمعیتی از عابران پیاده در تاریکی از طریق پل بروکلین به خانه بازگشتند. این امر باعث شد پل معروف به قدری ارتعاش کند و تاب بخورد که برخی احساس دریازدگی کردند و در صورت ایستادن نمی توانستند تعادل خود را حفظ کنند.
و در سال 2000، پل هزاره لندن که به تازگی افتتاح شده بود، به دلیل تاب خوردن آن هنگام عبور جمعیت در روز افتتاحیه، به پل نوسانی ملقب شد که مقامات را بر آن داشت تا فوراً پل را ببندند و به مدت دو سال آن را بازگشایی نکنند.
این پل هزاره بود که الهام‌بخش توضیحی بود که مدت‌های طولانی برای بی‌ثباتی این پل پذیرفته شده بود - اینکه مردم در پله‌هایی راه می‌روند و مانند آونگ‌های در حال چرخش هماهنگ شده‌اند. به این حالت قفل فاز می گویند.
با تماشای ویدئوهای واکرها، سر و تنه آنها مانند یک موج به طور هماهنگ حرکت می کرد. تصور می شد این حرکت عظیم از چپ به راست پل را به جلو و عقب کج می کند. در واقع، پل آلبرت که بر روی رودخانه تیمز در لندن ساخته شده است، "بانوی لرزان" نامیده می شود و دارای تابلویی است که به سربازان نزدیک که در حال راهپیمایی هستند دستور می دهد تا پله را بشکنند.
بلیچ می گوید: «این توضیح بسیار محبوب بود. بخشی از روح علمی آن زمان بود.
یکی از دلایل محبوبیت آن این است که رفتار منسجم می تواند در سیستم های پیچیده هنگام نوسان رخ دهد - چه نورون ها، چه کرم شب تاب یا رد پای انسان. با این حال، این نظریه بلافاصله توسط فیزیکدان برنده جایزه نوبل، برایان جوزفسون، تنها چهار روز پس از حادثه پل هزاره زیر سوال رفت. او آنچه را که اثر حاضر ثابت می کند پیشنهاد کرد: افرادی که سعی می کردند تعادل خود را روی پل متحرک حفظ کنند، لرزش را تشدید کردند.
فقط توصیه یک نفر بر پایداری پل غلبه می کند
سند جدید بر اساس بینش‌هایی است که برای اولین بار توسط وایت و همکارانش در سال 2017 منتشر شد، که دریافتند وقتی 164 نفر بر روی پل هزاره راه می‌روند، ممکن است ثابت بماند، اما اضافه شدن یک نفر دیگر کفه ترازو را تغییر داد. مدل ها هم حرکت جانبی و هم حرکت جانبی را در نظر می گیرند.
بلیچ گفت: «مسافرانی را تصور کنید که سوار بر قایق می‌شوند و در دریای طوفانی تاب می‌خورند. «آنها در پاسخ به لرزش قایق، حرکت خود را هم به صورت جانبی و هم به جلو تطبیق می دهند. به ویژه، آنها کند خواهند شد."
با انجام این کار، از طریق مکانیزمی به نام «تضعیف منفی» بر پایداری پل تأثیر می‌گذارند، که اساساً به این معنی است که حرکات عابر پیاده باعث تحریک پل و افزایش نوسانات آن می‌شود. بیلیچ این را با یک تاب زنگ زده در زمین بازی مقایسه می کند که حرکت دادن آن دشوار است، اما اگر والدین کافی آن را فشار دهند، خود به خود شروع به تاب خوردن می کند.
بلیچ می‌گوید: «طراحان پل باید بدانند که اگر جمعیت به اندازه کافی زیاد باشد، همیشه می‌تواند موارد خطرناکی از تضعیف منفی وجود داشته باشد. با توجه به تعداد مورد انتظار عابران پیاده که از پل استفاده می کنند، فرمول ما تخمین های مفیدی را ارائه می دهد.
مهندسان باید بتوانند جزئیاتی در مورد پل و کاربران بالقوه اضافه کنند و بر اساس آن بسازند. فرمول‌های ریاضی بر این مفهوم تکیه دارند که انسان‌ها کمی شبیه به یک آونگ معکوس (با دو پایه آونگ) عمل می‌کنند و بنابراین می‌توان آنها را به‌عنوان «آدم‌های آزمایش تصادف» در ویدیوها و در نمودارهای پل شبیه‌سازی کرد.
با نگاهی به آینده، محققان قصد دارند تأثیر تعاملات و حرکت انسان را در جمعیت های متراکم مطالعه کنند. آنها همچنین قصد دارند انرژی ذاتی پل را جمع آوری کنند، زیرا تمام پل ها در هنگام استفاده نوسان می کنند.
بلیچ با همکاری دانشگاه Heriot-Watt در ادینبورگ و محققان موسسه فناوری جورجیا، قصد دارد این انرژی استفاده نشده را برای تامین انرژی حسگرهای کوچکی که می توانند یکپارچگی ساختاری پل را نظارت می کنند، جمع آوری کند.
کوین دالی، دانشجوی دکترای جورجیا و راسل جتر، دانشجوی دکترا، که اکنون در شرکت روباتیک Motus Nova فعالیت می‌کنند، محاسبات و شبیه‌سازی‌های این مطالعه را انجام دادند. نویسندگان دیگر از دانشگاه بریستول، دانشگاه کمبریج و دانشگاه لستر هستند.
کمک‌های مالی بنیاد ملی علوم، از جمله یکی برای پایداری پل و دیگری برای جمع‌آوری انرژی برای حسگرهای پل، بودجه این کار را تامین کرد.
منبع: دانشگاه ایالتی جورجیا
[ad_2]
مقالات مشابه
- Trump ad in Minnesota touts 'jobs, not mobs' over image of steel plant that laid off most its workers
- چگونه برنی ساندرز است که کار را به نفع خود بیش از سیاه و رای دهندگان
- فرانسه و انگلیس حرکت به سمت نیاز به پوشش صورت در بیشتر فضاهای عمومی در میان بازگشایی
- جو بایدن را رد می کند تجاوز جنسی به اتهام سابق سنا کارمند در 1990s
- "آزمون ماندن" می تواند کودکان را پس از قرار گرفتن در معرض کووید با خیال راحت در مدرسه نگه دارد
- نیک کانن معذرت خواهی به جامعه یهودی برای 'مضر و تفرقه" کلمات
- سودان عمر البشیر می رود در دادگاه کودتا که قبل از 30 سال دیکتاتوری
- 10 چیزهایی که شما نیاز به دانستن امروز: 8 مارس سال 2020
- پس از مغلوب ساختن پیشی جستن را انکار می کند و دانش از گزارش روسی نعمت در ایالات متحده سربازان قانونگذاران از هر دو طرف تقاضا پاسخ
- هرج و مرج در شمال ایتالیا بیش مبهم coronavirus مستند سفارشات