Por que o vento derrubou a ponte do Estreito de Tacoma?

O colapso ressonante da Ponte do Estreito de Tacoma foi causado pela rua Carmen Vortex, e o mesmo vale para os militares que atravessam a ponte e oscilavam.

Por que o vento derrubou a ponte do Estreito de Tacoma?

A Ponte do Estreito de Tacoma está localizada no noroeste dos Estados Unidos, no estado de Washington, atravessando o Estreito de Tacoma. A ponte suspensa de 853 metros de comprimento foi concluída e aberta ao tráfego em 1 o de julho de 1940. Quando foi construída, o fenômeno de balanço com o vento apareceu, e os motoristas podem sentir claramente a ponte quando dirigem sobre ela. Assim, a ponte foi apelidada de "Getty dançante" pelos moradores locais. Em 7 de novembro, a ponte entrou em colapso em uma violenta vibração. Felizmente ninguém morreu no acidente. Na época, Von Kamen, um aerodinâmico de renome mundial e diretor do Laboratório de Aviação Guggenheim, era membro da equipe de investigação do acidente. Ele mostrou em um experimento em túnel de vento no Instituto de Tecnologia da Califórnia que a razão para o colapso da ponte de aço foi o vento a menos de 20 metros por segundo!

Estudos aerodinâmicos mostram que, quando o vento sopra através da ponte, o fluxo de ar que atravessa a ponte gera periodicamente dois vórtices paralelos reversais, conhecidos como "ruas de vórtice de Carmen", dentro de uma certa faixa de velocidade do vento. Quando cada vórtice se separa da superfície do objeto em torno do qual está sendo enrolado, o objeto é submetido a uma força, e o aparecimento de vórtices sucessivos produz uma força periódica sobre a ponte, que produz uma ressonância quando a frequência da força se aproxima da frequência natural da vibração da ponte. Neste momento, a amplitude de oscilação da ponte foi cada vez maior, o que levou ao colapso da ponte. Este acidente grave fez com que a engenharia de pontes começasse a reconhecer a importância da aerodinâmica no projeto estrutural. Desde então, todos os projetos de pontes e edifícios de alta altura devem passar pela verificação de segurança do experimento do modelo de túnel de vento.

Uma situação semelhante pode ocorrer quando uma colônia de cavalos atravessa uma ponte a um ritmo ordenado. Se a mesma frequência de força periódica produzida pelo passo simultâneo estiver próxima ou igual à frequência natural da vibração da ponte, a ponte também colapsará devido à ressonância. Em 1905, um exército do Império Russo causou a tragédia do colapso da ponte do rio Fontanka, perto de Petersburgo.

Outro exemplo comum na vida é que, se a frequência de oscilação do balanço é consistente com a frequência da força exercida pela pessoa que oscila, o balanço vai oscilar mais alto, caso contrário, o balanço é difícil de oscilar muito alto.