في عام 1831، كان جنود سلاح الفرسان يَعبُرون جسرًا معلقا بالقرب من مانشستر، بإنجلترا، وحسب المفترض فإنهم كانوا يَخطُون على نحو متوافق مع الاهتزازات التي أحدثوها على الجسر. انهار الجسر حين تداعى أحد المسامير التي تثبته، وسقط أغلب الرجال في الماء أسفل الجسر. ومنذ ذلك الحين يُؤمَر الجنود بأن يكسروا إيقاع الخطوات» حين يعبرون أحد الجسور الخفيفة. كيف يُمكن للسير في خطوات متجانسة أن يسبب انهيار جسر؟

في عام 2001 افتُتح جسر أنيق منخفض على نهر التايمز في لندن بهدف ربط معرض «تيت مودرن» للفن الحديث بمنطقة كاتدرائية القديس بولس كاحتفال بالألفية الجديدة. ذلك فعندما بدأت أولى حشود المشاة السير فوق الجسر، بدأ جسر الألفية، كما أُطلق عليه، في الاهتزاز بشدَّة لدرجة أن بعض المشاة اضطرُّوا إلى الحفاظ على توازنهم عن طريق الإمساك بالحاجز الجانبي. فما الذي سبب الاهتزازات؟ لماذا يُمكن أن تحدث اهتزازات مشابهة في قاعة الرقص أو في أثناء حفل صاخب لموسيقى الروك؟

الجواب: يتمثل الخطر في أنه لو سار الجنود على نحو متزامن مع الاهتزازات التي أحدثوها داخل الجسر، فقد تزداد قوة الاهتزازات بحيث ينهار جزء من دعامات الجسر. (لا أستطيع الجزم بأن هذا ما حدث فعلا في مثال جسر مانشستر.) وعن طريق كسر إيقاع الخطوات فإن الدق الواقع على الجسر بفعل خطوات المشاة لا يصير متجانسا (متناغما) ومِن ثُمَّ لَا تَزداد الاهتزازات.

كان كل شخص عند السير على جسر الألفية، يُنتج قوةً مؤثرة على الجسر، ولم يكن اتجاه القوة إلى الأسفل وحسب وإنما إلى اليسار أو اليمين كذلك. وهذه القوة تحدث لأن أي شخص يسير في المعتاد عن طريق تحريك جسده إلى اليسار وإلى اليمين. هذه القوة المتجهة من اليسار إلى اليمين والعكس صغيرة، لكنها على الجسر وقعت بتردد (مقداره نصف هرتز أو نصف وحدة في الثانية) كان يتوافق على نحو تقريبي مع التردد الذي يُمكن أن يتمايل به الجسر إلى اليسار وإلى اليمين. هذا التوافق في التردد يُقال إنه أحد شروط «الرنين»، وتنحو الاهتزازات حينها إلى أن تزداد قوة، كما يحدث عندما تزداد أرجحة الطفل الذي يركب أرجوحة في ملعب الأطفال قوةً إذا دفعته بتردُّد يتوافق مع تردُّد الأرجوحة.

في البداية كان المشاة يسيرون على نحو غير متجانس، فكانت حركتهم غير متناغمة بالأساس؛ ومن ثم لم تزدَدِ الاهتزازات إلَّا ببطء. لكن سرعان ما صارت الاهتزازات كبيرة بما يكفي لدرجة أن بعض المشاة لم يستطيعوا الحفاظ على توازنهم إلا عن طريق السير بصورة متناغمة معها. ومع زيادة عدد المشاة الذين يسيرون في تناغم معها، زادت الاهتزازات قوة وهو ما جعل السير أصعب وحث المزيد من المشاة على السير على نحو متناغم معها. وفي النهاية، كان حوالي 40 بالمائة من المشاة على الجسر يسيرون بصورة متجانسة وكانت الاهتزازات المتجهة من اليسار إلى اليمين والعكس ،ملحوظة، بل وأدت إلى اهتزازات من أعلى إلى أسفل والعكس. ومن أجل إصلاح الجسر، ركَّب المهندسون جهازا لتشتيت الطاقة المتولدة من تأرجح الجسر من اليسار إلى اليمين، وبهذا منعوا المشاة من السير على نحو متجانس معها.

 يمكن أن تحدث اهتزازات مشابهة، لكنها بالأساس ناتجة عن تأثيرات رأسية، في أرضيات المكاتب وصالات الألعاب الرياضية وقاعات الرقص وهي تكون ملحوظة . خاص حين يقفز المشاهدون على نحو متناغم كما يحدث في بعض أنماط الرقص مثل رقصة( البوجو(. أيضًا يمكن أن تحدث الاهتزازات في منطقة مقاعد المشاهدين بحفل موسيقي إذا دق المشاهدون بأقدامهم على الأرض أو حتى إذا صفقوا بأيديهم بقوة في تناغم مع الموسيقى. يتراوح في المعتاد تردُّد هذا النشاط الذي يقوم به المشاهدون بین 1 هرتز و3هرتز. وإذا اقتربت القيمة من أدنى تردُّد رنين لقاعة الرقص أو منطقة المقاعد، فمن الممكن أن ينشأ الرنين، وحينها لا تكون شدَّته وسرعته ملحوظة وحسب لدى المشاهدين وإنما تكون مخيفة. ومن أجل تجنُّب الرنين والضَّرَر المحتمل للبناء أو انهياره، توصي قوانين التشييد والبناء عمومًا بألا تقل أدنى قيمة لتردُّد الرنين الخاص بالبناء عن 5 هرتز.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

العتبة العباسية المقدسة تنظم ورشة تدريبية لمتطوعي مشروع فتية الكفيل الوطني في ديالى

متحف الكفيل: نعمل على توثيق مقتنياتنا على وَفقِ الآليات المعتمدة في المتاحف العالمية

المجمَع العلمي يقيم محفلًا قرآنيًّا بمشاركة أكثر من 100 حافظ في قضاء الهندية

قسم التطوير يقيم دورة تدريبية عن مهارات المتحدث الرسمي لمنتسبي العتبة العباسية المقدسة

المزيد

الآخبار الصحية

دراسة: البيض بريء من تهمة الكوليسترول الضار

ليست مجرد حلوى.. 7 فوائد "مذهلة" للشوكولاتة الداكنة

طفل واجه الموت.. مغناطيسان يجذبان بعضهما داخل معدته !

تعاني من الأرق؟.. إليك تمارين ستساعدك على النوم

المزيد

الآخبار التكنلوجية

أقصر يوم في تاريخ البشرية.. الموعد قريب ؟!!

مايكروسوفت تحذر شركات وأجهزة حكومية من هجوم "يوم الصفر"

لأول مرة.. فيديو يرصد ولادة كوكب !

"إكس 59".. ماذا نعرف عن طائرة ناسا "الخارقة"؟

المزيد

مواضيع ذات صلة

السقوط عبر مركز الأرض (السقوط عبر مركز الأرض: رحلة فيزيائية عبر نفق خيالي)

تل الجاذبية (تل الجاذبية: خداع بصري يختبر إحساسنا بالجاذبية)

الاعتدال الربيعي وإيقاف البيض على أطرافه (اعتدال الربيع وأسطورة إيقاف البيض: فهم علمي للظواهر الشعبية)

جاك وشجرة الفاصوليا المتجهة إلى الفضاء (الحبل الفضائي: إمكانيات مصعد الفضاء في إطار الميكانيك الكلاسيكي)

معركة جزر فوكلاند، مدفع بيج بيرثا (تأثير كوريوليس في معركة جزر فوكلاند: سر انحراف مدفع بيج بيرثا عن الأهداف)

إلقاء الطعم لصيد السمك (فيزياء رمي الطُعم: كيف تساعد صنارة الصيد في إلقاء الطُعم لمسافات بعيدة؟)

العنكبوت والذَّبابة (كيف يستخدم العنكبوت اهتزازات الشبكة للصيد والحماية)

السترات الواقية من الرصاص

المباني الآيلة للسقوط والصخور المتزعزعة (استقرار المباني والصخور أثناء الزلازل)

الغطس من فوق المنصة المتحركة (تعزيز الاندفاع العمودي في منصة الغطس)

اهتزاز المباني العالية (تقنيات مقاومة اهتزاز المباني: كيف تُهدّئ الرياح ناطحات السحاب؟)

إشكالية رامي السهام ( اهتزاز السهم وديناميكا الانطلاق: من التواء الجذع إلى اختراق الدرع)