塔科玛大桥的自毁是“共振”造成的。
所谓“共振”,就是振动体在周期性变化的外力作用下,当外力的频率与振动体固有的振动频率很接近或相等时,就会产生振幅急剧增大的现象。
从观察中知道,每一座桥梁都处在不休止的振动状态中。那么,塔科玛大桥受到什么周期性规则变化的外力呢?是过桥的汽车和行人吗?不是,它们一般是没有规律性的干扰。值得怀疑的就是风了。
风吹大桥,日夜不息。但是,风一阵大,一阵小,强弱不同,速度和频率都不同。因此,在一般情况下无规则的风对桥梁的干扰不可能是周期性的。即使飓风袭击,只要桥梁强度有保证,就不会发生摧毁现象。
一九四○年桥毁之日,风并不是最大的,比起设计时考虑大桥能抗拒的风暴要小。但问题恰恰就在于那“一阵一阵的大风”,吹得那样富有规则,成了对大桥的周期性的干扰;而且更巧的是,风的频率与大桥的自然振动频率趋近一致了。这一瞬间,振幅就骤然剧增,使大桥“大大摇晃起来”,终于造成了大桥的自毁。
其实,远在古时候,就曾发生过一队士兵以整齐的步伐列队过桥,使桥梁遭受破坏的轰动事件。后来,人们才知道这是“共振”的原因。
塔科玛大桥堕毁后,引起了桥梁工程界对空气动力稳定性问题的极大重视:在测定桥的自由振动规律,梁的结构型式,以及增加刚性等方面,探索技术改进,以提高桥的空气动力稳定性和避免严重共振现象的发生。
那么,“共振”是不是没有给人类带来好处?不,人们认识了它,就利用它为人类服务。例如,小提琴等弦乐器就是利用共鸣(共振在声学中的另一名称)的原理制成的;物理学中的测振器、测速器,也是应用“共振”现象制成的。
黄梦平答