O colapso de ponte mais estranho e espetacular (e como entendemos errado)

Significados distorcidos

O Tacoma Narrows já estava ondulando com a força do vento e os vórtices resultantes que estava se espalhando. Quando os cabos se rompiam, aquele movimento rítmico para cima e para baixo era repentinamente torcional; o movimento de rolamento se transformou em um movimento de torção.

Três forças - inercial, elástica e aerodinâmica - agiam agora na ponte em coordenação. Enquanto anteriormente a força do vento e dos vórtices levavam a ponte a 'galopar', essas forças diminuíam com o tempo. Agora, tendo sido empurrado para a vibração por sua nova capacidade de torção, Gertie não foi mais significativamente afetado pela aerodinâmica, mas em grande parte sob a influência de suas próprias forças e preso em uma espiral descendente.

A torção induziu mais torção, depois torção cada vez maior, e assim por diante, de forma descontrolada e exponencial, até que a ponte não conseguiu mais dissipar sua energia com rapidez suficiente. O resto dos cabos de suspensão falharam, o convés não aguentou e 'Galloping Gertie' foi solto em Puget Sound.

A vibração nas asas de um avião é significativamente diferente da vibração nas pontes, no entanto, aerodinamicamente falando. As asas experimentam velocidades de ar muito maiores do que as pontes, e seu comportamento de vibração surge da resposta da asa às forças aerodinâmicas que a afetam. No caso de pontes como a Gertie, que experimentam velocidades de vento relativamente mais lentas e ondas de vórtice mais lentas, as forças aerodinâmicas não são um fator determinante para a vibração da ponte. Embora essas forças possam empurrar a ponte - tornando ainda mais difícil para ela amortecer suas vibrações - essas forças aerodinâmicas empalidecem em comparação com as forças da ponte quando ela se curva e torce. O efeito de vibração em Gertie que levou à catástrofe durou cerca de 45 minutos; uma asa pode se desfazer em segundos.

Algo semelhante aconteceu em 12 de junho de 2000, o dia da inauguração da Millennium Bridge de Londres. Conforme uma massa de pedestres cruzava o curto vão de suspensão de aço, eles criavam um tipo diferente de oscilação: não para cima e para baixo, mas para os lados. De acordo com um estudo por Steven Strogatz, um professor de matemática da Cornell University, a ponte estava se movendo em sincronia com o leve movimento lateral de todas as pessoas que cruzavam a ponte e que inadvertidamente balançavam enquanto caminhavam. Como a ponte começou a balançar levemente em uma direção devido aos ventos, os pedestres naturalmente se inclinaram levemente na outra direção para manter o equilíbrio e, não ao contrário dos soldados se movendo em sincronia, eles faziam isso exatamente ao mesmo tempo. Eventualmente, seu balanço reforçou o movimento da ponte enquanto ela balançava. As autoridades rapidamente ordenaram que a ponte fosse fechada, e assim permaneceu por dois anos, até que estabilizadores e amortecedores pudessem ser adicionados, a um custo de £ 5 milhões. Ainda assim, o apelido de 'A Ponte Wobbly' pegou.

Para evitar os chamados 'desastres de ressonância', os engenheiros de máquinas com motores devem garantir que as frequências das peças componentes não coincidam. Como pontes, edifícios, trens e outros vãos grandes usam montagens de choque para absorver frequências ressonantes e dissipar a energia absorvida. Em edifícios como o Taipei 101, que está localizado em uma zona sísmica ativa, um pêndulo de 660 toneladas - um amortecedor de massa sintonizado - é projetado para absorver os efeitos das frequências de ressonância.

Em 2011, um prédio de 39 andares em Seul teve que ser evacuado depois que tremores verticais começaram a sacudi-lo violentamente por cerca de dez minutos. No início, isso intrigou os engenheiros. 'Eliminando terremotos e tempestades de vento', escreveuKurt Poropatich da placa-mãe, 'o culpado em que pousaram era bizarro para dizer o mínimo: uma aula de aeróbica para 23 pessoas em um andar intermediário. O treino de Tae Bo foi aparentemente duas vezes mais intenso naquele dia, fazendo com que seu trabalho de pés sofisticado se sincronizasse com a ressonância estrutural do edifício. '

Nesta versão do filme de ponte publicado originalmente por Franklin Miller, a primeira legenda descreve erroneamente sua 'vibração de ressonância'

Enquanto isso, em um relatório de 1998 para acompanhar um videodisco educacional, a American Association of Physics Teachers aponta o dedo para Franklin Miller , que publicou e distribuiu a primeira e mais famosa filmagem do colapso para uso em salas de aula em todo o país. O termo 'vibração de ressonância', observa o AAPT, foi 'de fato erroneamente usado em uma das legendas do filme editado pela primeira vez em 1962.'

O primeiro erro de conversão aconteceu no início da década de 1960, quando o filme foi convertido para uso por Franklin Miller em uma série de loops de filmes para aulas de física que eram reproduzidos a 18 fps em projetores de 8 mm. O segundo erro aconteceu em 1982, quando três cientistas usaram os loops de Miller para produzir o videodisco do AAPT, O quebra-cabeça do colapso da ponte estreita de Tacoma , que contém o filme de Miller, filmagens adicionais de filmes de arquivo e material interativo.

Um ano após o colapso, David L. Glenn, o engenheiro de campo do PWA, revelou que não havia assinado a ponte quando ela foi concluída em julho de 1940. Ele apresentou um relatório alertando sobre falhas no projeto e se recusou a recomendar aceitação da estrutura. Mas a PWA aceitou a ponte, assim como a Autoridade da Ponte Pedágio do Estado de Washington. (A PWA demitiu David Glenn duas semanas depois que a história chegou às manchetes.)

A situação que deu origem ao design arriscado da ponte original ecoapadrões que existiam antes da explosão do Space Shuttle Challenger e do desastre da chave de ignição da GM. Culturas de pensamento de grupo desencorajam a dissidência, intensificando-se, denunciando, admitindo falhas e fazendo reformulações, mesmo quando são essenciais.

Esses problemas institucionais são ainda mais assustadores porque as grandes coisas novas que as instituições produzem frequentemente apresentam falhas inesperadas e que podem ser difíceis de corrigir. Você pode projetar para o que conhece, mas pode não projetar para o que não conhece. Não apenas os conhecidos desconhecidos,pegar emprestada uma frase pesadamas as incógnitas desconhecidas. Outra maravilha inovadora da engenharia gigantesca, mas leve, foram as Torres Gêmeas. Quando foram erguidos na década de 1960, foram construídos para resistiro peso de um aviãobatendo de frente em suas fachadas, e na manhã de 11 de setembro, eles o fizeram. Mas eles não foram projetados para resistir a incêndios movidos a jato , que eram capazes de enfraquecer suas estruturas de aço leve. A partir de 2000, a Autoridade Portuária realizou uma nova prova de fogo das torres, processo que estava em andamento na manhã do dia 11 de setembro.

Por outras palavras, existem problemas que sabemos resolver, mas também existem problemas que ainda não sabemos resolver, porque ainda não sabemos que existem. Nesse ponto, a melhor ferramenta que temos é provavelmente a nossa imaginação.

- @pasternack