Ein Spaziergang über eine wackelige Brücke kann selbst die stoischsten unter uns in Panik versetzen. Aber nicht alle Brücken wackeln, und Wissenschaftler haben lange darüber nachgedacht, warum. Nun, berichtet Aylin Woodward von New Scientist, könnten sie endlich eine Antwort haben. In einer neuen Studie wird detailliert beschrieben, wie Fußgängerbrücken in Gang gesetzt werden können. Die Ursache: umständliche Schritte.
Die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie legt nahe, dass die Hauptursache für das Wackeln von Brücken der Schritt von Fußgängern ist, die versuchen, es zu schaffen. Wenn Menschen die Brücke entlang gehen, ändern sie unbewusst ihre Schritte, um unmerklichen Bewegungen auf der Brücke, die durch Wind verursacht werden, Rechnung zu tragen. Wenn mehr Menschen die Brücke entlang gehen, nehmen sie auch ähnliche Anpassungen vor, wodurch sie gezwungen werden, auf eine Weise zu gehen, die der Frequenz einer Brücke entspricht. Sobald eine kritische Masse erreicht ist, üben diese Schritte genügend Kraft aus, um das Wackeln der Brücke zu starten.
Es ist ein Teufelskreis. Sobald sich die Brücke merklich bewegt, üben die Menschen noch mehr Kraft aus, um sich zu stabilisieren, was zu noch mehr Schwankungen führt.
Wie Igor Belykh, Professor für Angewandte Mathematik an der Georgia State University und Autor der Studie, gegenüber Mary Beth Griggs von Popular Science ausführt , ist dies mit dem Bootfahren auf dem Wasser vergleichbar. „Angenommen, du bist auf einem Boot. Wenn das Boot ruhig ist, läuft man mit normalem Gang “, sagt er. "Wenn es stürmische See gibt, werden Sie Ihre Gangart anpassen, um Ihr Gleichgewicht zu halten."
Diese Idee, die als Phasenverriegelung bezeichnet wird, wurde bereits früher als Ursache für Brückenschwankungen vorgeschlagen. Aber Belykh berechnete ein mathematisches Modell, mit dem ermittelt werden kann, wie viele Personen zur Anpassung an den Gang benötigt werden, um Strukturen unterschiedlicher Größe zum Schwanken zu bringen. Wie Belykh Joanna Klein in der New York Times mitteilt , können Benutzer mit seiner Formel Daten über die Brücke eingeben, um herauszufinden, wie groß eine Menschenmenge sein muss, bevor sie die Spannweite in die Höhe treibt.
Es ist nicht nur eine theoretische Idee. In den letzten Jahren gab es mehrere berüchtigte Brückenschläge. Bei der Eröffnung der Londoner Millennium Bridge über die Themse im Jahr 2000 schwankte die Brücke besorgniserregend und wurde drei Tage später geschlossen. 2014 wurde die Squibb Park Bridge in Brooklyn für eine dreijährige Reparatur geschlossen, nachdem festgestellt wurde, dass sie für die meisten Fußgänger etwas zu hüpfend ist.
Das Wackeln ist normalerweise keine allmähliche Veränderung. Sobald die Menge die kritische Masse erreicht hat, wechselt sie von einem ruhigen Stück Gehweg in den Erdbebenmodus. Für die Millennium Bridge sagt er Griggs, die magische Zahl sei 165 Personen. „Bei 164 Fußgängern, möglicherweise nichts, beginnt die Brücke zu wackeln, wenn ein oder zwei weitere Fußgänger anwesend sind“, sagt er. "Es ist eine sehr komplexe Beziehung."
Während die Formel hilfreich sein könnte, um Ingenieuren beim Entwerfen von Brücken zu helfen und zu lernen, den Wackelbewegungen entgegenzuwirken, sagt Belykh zu Woodward, dass es noch nicht für die Primetime bereit ist. „Bevor eines dieser Modelle in einem Tiefbaukodex endet, müssen Sie Beweise für jeden dieser Zwischenfälle mit schwankenden Brücken sammeln - detaillierte Studien zu deren Zeitpunkt, den Eigenschaften der Brücken und der Anzahl der Personen - und prüfen, ob diese Modelle hilfreich sind machen Sie eine gute Vorhersage “, sagt er.
Bis dahin einfach festhalten.
