Desastre de ressonância
Em termos de mecânica e construção, a catástrofe de ressonância descreve a destruição de um edifício ou uma instalação técnica por amplitudes de vibração excessivas em caso de ressonância . Com uma excitação periódica recorrente, cuja frequência corresponde a uma frequência de ressonância, cada vez mais energia é transferida para o sistema e aí armazenada ( interferência construtiva ). A energia da vibração é parcialmente removida do sistema por efeitos de amortecimento que estão sempre presentes . Se a entrada de energia exceder a perda de potência , a amplitude de oscilação aumenta até que o limite de carga seja excedido.
causas
A excitação das vibrações de ressonância pode ocorrer com uma frequência predeterminada externamente que corresponde a uma frequência de ressonância da estrutura vibratória.
Medidas protetoras
Para proteger a construção, são instalados absorvedores de vibração que reduzem significativamente as amplitudes de vibração na área da frequência de ressonância e, assim, dissipam a entrada de energia (por exemplo, na estrutura mais alta em 2005, o Taipei 101 , um absorvedor de pêndulo maciço em vários andares ) Além disso, a construção é projetada para uma frequência natural que normalmente não ocorre durante a operação. Em áreas de terremotos, as frequências de vibração locais dos tremores de terra são típicas.
Para evitar danos à igreja ou às torres sineiras, cuja ressonância natural é excitada por sinos vibrantes, é tecnicamente possível instalar massas que vibram na direção oposta à do sino. Em projetos de sinos mais recentes, a ressonância natural da torre geralmente é determinada com uma máquina de desequilíbrio antes que os sinos sejam instalados.
Em linhas aéreas , os efeitos de ressonância podem destruir os isoladores e levar a curtos-circuitos elétricos . Como solução, os absorvedores de vibração Stockbridge são usados nos condutores.
Exemplos
Os casos a seguir são exemplos conhecidos de vibrações de ressonância excessivas que resultaram em destruição:
- Em 12 ou 14 de abril de 1831, 74 soldados britânicos marcharam sobre a Ponte Suspensa de Broughton . A ponte desabou; 40 soldados caíram no Irwell , 20 deles ficaram feridos e seis gravemente. Alguns atribuem isso ao efeito de ressonância. De acordo com outra fonte, provavelmente foi apenas a sobrecarga causada pelo peso dos soldados que causou o colapso. A fim de evitar o perigo potencial, que é muitas vezes proibido e na Alemanha de acordo com a § 27 (6) StVO a marcha em sintonia através de uma ponte.
- Em 7 de novembro de 1940, partes da primeira ponte Tacoma Narrows colidiram com Puget Sound . Devido à rigidez insuficiente da viga do convés , a ponte foi submetida a intensas vibrações de torção causadas por ventos cruzados , que causaram a quebra dos cabos de suspensão .
- Quando um vidro é exposto à sua frequência natural , a oscilação natural pode ser excitada com tanta força que se quebra. Isso é possível com um gerador de tons, por exemplo. A voz humana geralmente é inadequada para quebrar um vidro, pois nem a pressão sonora necessária nem a pureza da frequência podem ser alcançadas. Em um episódio de Mythbusters , o cantor Jaime Vendera traz uma taça de vinho a uma catástrofe de ressonância apenas com a ajuda de sua voz.
Evidência individual
- ↑ Ulrich Menschen: Física e suas aplicações em tecnologia e meio ambiente , 2ª edição Hanser Verlag (2004), p. 100
- ^ Johannes Rybach, Physik für Bachelors, Hanser Verlag (2009), p. 57
- ↑ Sinos fazem balançar a torre da igreja | Show noturno | BR24. Obtido em 7 de maio de 2021 (alemão).
- ↑ Medições de vibração: Quando os sinos causam danos à igreja. Recuperado em 7 de maio de 2021 .
- ↑ The Philosophical magazine: or Annals of chemical, mathematics ..., Volume 9 Richard Phillips, Richard Taylor (p. 385)
- ↑ Série ZEIT É verdade?: Pontes podem desabar quando soldados marcham sobre elas em sincronia por Christoph Drösser
- ↑ lehrer-online.de : Você consegue fazer o vidro em pedaços?
- ↑ O som Meyer ajuda os caçadores de mitos a alcançarem o sucesso estrondoso. In: Som Meyer. Arquivado do original em 22 de fevereiro de 2006 ; acessado em 12 de agosto de 2019 .