جدول ال
كيف يمكن للرياح الخفيفه ان تؤدي الى اهتزاز الجسر كاملًا، تتأثر المنشآت والصناعات البشرية بالكثيرِ من العوامل الطبيعية، فقد أثار تأثير الرياح على الجسور استهجان العلم والعلماء في الآونة الأخيرة؛ وقد تجلى ذلك بالتزامنِ مع تفاقم المشكلات التي تواجه الخبراء، انطلاقًا من ذلك فقد بدأت عملية البحث والتقصي حول الارتداد بين الجسور والرياح في المجال الفيزيائي، ونظرًا لاعتبارها محط اهتمام سنتطرق إلى ذلك بالتفصيل في هذا المجال.
الظواهر الطبيعية
الظواهر الطبيعية مصطلح شامل يطلق على ما يطرأ من تغيراتٍ فوق الكرة الأرضية وباطنها ويترك أثرًا ملموسًا، وتنفرد بعدم تدخل العنصر البشري بحدوثها إطلاقًا، وتتفاوت الآثار ما بين سلبية وإيجابية على حياة الكائنات الحية، وقد يصل الأمر إلى حدِ تهديد الحياة فوق الأرض أو رقعة جغرافية على الأقل، ويرجع الفضل في ظهور هذه الظواهر إلى الخالق عز وجل التي أودعها في الكون لتلبي احتياجات الأرض وإكمال الحياة فوقها، ومن أبرز هذه الظواهر الحرارة، الرياح، المد والجزر، دوران الكرة الأرضية حول الشمس، تعاقب الليل والنهار وغيرها الكثير، وقد آن الأوان لندخل في صلب الموضوع كيف يمكن للرياح الخفيفة ان تؤدي الى اهتزاز الجسور الكبيرة والصغيرة على حدِ سواء[1].
كيف يمكن للرياح الخفيفه ان تؤدي الى اهتزاز الجسر
في الآونة الأخيرة؛ رصد العالم عددًا من حوادث اهتزاز الجسور التي تفاقمت إلى حدِ الانهيار، وقد جاء ذلك في ظلِ حدوثِ ظاهرة الرنين للجسور، وفي توضيح ذلك فإنه يحدث توافق بين مختلف ترددات الاهتزاز الناجمةِ عن قوة الرياح؛ مما يترتب على ذلك تعرض الجسر للمرونة العالية وبالتالي تعرض المقطع للنحافة، وبناءًا عليه فإن حالة الرنين تسهم في إطلاقِ اهتزازاتٍ عالية جدًا بالرغمِ من وجودِ أقل مستوى من مستويات الاهتزاز، ويعتبر جسر تاكوما من أكثر الأمثلة المضروبة في ظاهرة الرنين[2].
تفسير ظاهرة الرنين للجسور
بعد التعرف على إجابة سؤالِ كيف يمكن للرياح الخفيفة ان تؤدي الى اهتزاز الجسر عامةً، لا بد من توضيح نقاطٍ رئيسية حول ظاهرة الرنين للجسور، وتتمثل على النحو الآتي[3]:
- قوى كارمن، تنشأ قوى كارمن نتيجة تكون دوامات هواء في الجزء السفلي من الجسر، وبالتالي تعزيز الاهتزازات الأصلية مما يؤدي إلى اهتزازه عامةً وأحيانًا انهياره.
- قوى الرفع والسحب، يواجه الجزء الأوسط للجسر هذه القوى؛ مما يسهم في تناوبها باتجاهين متعاكسين تمامًا؛ وبالتالي تكون تخامد سلبي مما يفتك بقوى الفتل في ذلك الجزء، وبالتالي اهتزازه.
- الخصائص، مثل المرونة المبالغ بها، خفة الوزن، نحافة التصميم.
- اهتزاز النظام الفيزيائي بقوةٍ شديدة، وبالتالي انطلاق ترددات رنين متفاوتة الشدة.
- الاحتفاظ بطاقة الاهتزاز بواسطة النظام الفيزيائي للجسور.
- ظاهرة الرنين بمثابةِ نظامِ ترددٍ له اهتزازاتٍ حرة تحفز الجسم المتأثر على الاهتزاز معها.
- الشروط، يشترط حدوث توافق في التردد وحدوث تموين الطاقة الاهتزازية.
- احتمالية حدوث توافق بين الخاصة الاهتزازية للجسم والمصدر الاهتزازي ذو الطاقة العالية جدًا.
- حدوث ظاهرة الرنين لا يقتصر على الجسور فقط؛ وإنما يمكن أن يترك أثرًا عميقًا في المباني والمنشآت أيضًا.
جسر تاكوما ضحية الريح الخفيفه
ضربت العديد من الجسور الأمثلة وتطبيقها لظاهرة الرنين، وفيما يلي أبرزها:
- جسر تاكوما، جسر انهار سنة 1940م نتيجة ازدياد الاهتزازات مما أفضى إلى انهيار جسر وزنه 10 آلاف طن على الأقل.
- الوصف، يحتل المرتبة الثالثة بين أكبر الجسور المعلقة عالميًا قبل انهياره.
- بدء السقوط، أدت الرياح إلى بدء تزلزال الجسر وتأرجحه بعد مضي 4 شهورٍ فقط من افتتاحه.
- الانهيار، يعتبر مثالًا فيزيائيًا يدرس بالمدارس لتفسير ظاهرة الرنين للجسور منذ تلك الواقعة.
بعد قراءة هذا المقال المتواضع، حتمًا قد أصبحت عزيزي القارئ أكثر اطلاعًا على تفسير ظاهرة الرنين للجسور وسبب سقوطها بفعل رياحٍ خفيفة للغاية، كما تطرقنا إلى جسر تاكوما المثل الأكثر ترددًا في هذا السياق.
