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当前位置:图书频道 > 儿童教育 > 中外物理故事:探索物理奥妙的理想 > 第 3 章 无处不在的力学故事--难以摆脱的束缚
第16节 被风吹倒的大桥

塔科马海峡大桥连接西雅图与塔科马两侧的海峡。它确实是一座美丽的大桥,但却有些怪异。在大桥建成之初,人们就发现即使在微风中桥身也会呈现波浪状起伏。但是人们并没有给予这种现象足够的重视,甚至还吸引了不少人驾车到此一游,为的是寻求刺激,尝尝汽车驶过摇摇晃晃的狭桥时的滋味。在某些日子里,桥身上下振动的幅度竟达15米,使得驾驶员看不见在它前面行驶的汽车。

这座桥的倒塌非常突然。有一天早上,桥突然停止振动,不一会儿它疯狂地扭转振动起来。30分钟后,第一块路面开始坠入水中,接着有200米长的路面断开,然后振动停止了几分钟,最后又发生新的振动,将残留的桥面全部掀到水里。事后,人们对大桥的设计老是找不出可以指责的地方,因为那时人们对于吊桥的空气动力学特性知道得很少。这场灾难在当时说来是属于不可预测的(或称不可抗拒的),但它对以后的大桥设计影响颇大。

出事那天的风并不特别大,但因为桥在风的作用下产生了共振,振幅不断增大,直至使大桥破坏。风是怎样作用在桥上的呢?为什么相当均匀的风,会使桥产生脉冲式的振动,然后变为扭转振动呢?

研究的结果表明,是桥上竖直方向的结构板引起了桥的振动。它对风的阻力很大,风被挡之后,大量的气流便从结构板的上方经过然后压向桥面。由于吹过的气流因不断地被屈折而使速度增加,所以在竖直结构板的上方和下方压力降低(伯努利定律)。如果风总是从板的正前方吹来,那倒不要紧,因为上下方的压力降低会互相抵消,但是,如果风的方向不停地变换的话,压力就会不断地变化。这一压力差作用在整个桥面上,并因挡风的竖直结构板产生的涡流而得到加强,结果桥就开始振动。

与这类似的情况,是电话线在压力差的涡流的作用下会产生啸声。

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