타코마 브릿지는 왜 붕괴하였을까요?
타코마 브릿지는 왜 붕괴했는지 궁금합니다.
그리고 유사한 사례가 있는지도 궁금하구요.
영상을 보니 충격적이더라구요....
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
모든 물체는 고유의 진동수를 가지고 있습니다. 타코마브릿지의 바람의 진동수가 다리의 흔들리는 진동수와 우연히 일치하게 되며 점점 파동이 강해지고 결국은 무너져 내리고 만 것입니다. 결국 공명현상 또는 공진현상이라 불리는 현상이 거대한 다리를 무너트린 것입니다.
안녕하세요. 과학전문가 입니다.
타코마 브릿지는 1940년 7월 개통되었다가 넉 달만에 바람의 진동에너지에 의한 플러터(flutter) 현상으로 붕괴됬다고 합니다. 그동안 붕괴 원인에 대해서 강한 바람 때문이라는 주장도 있었지만, 2022년 슈퍼컴퓨터로 분석한 결과 약한 바람이 주는 진동이 다리의 고유 진동수와 일치하면서 플러터 현상이 발생하여 붕괴한 것으로 재현되었습니다. 플러터 현상은 바람에 의해서 한쪽이 약간 들리면 중력에 의해서 다시 하강하는데 올라갔던 높이보다 더 떨어져서 다리의 반대쪽이 처음보다 더 많이 들렸다가 떨어지는 것을 반복하는 것을 말합니다. 이러한 플러터 현상이 반복되다가 다리 구조물에 충격이 누적되어 붕괴된 것이라고 합니다. 원인은 다리를 너무 가볍게 설계해서 고유 진동수가 낮아서 바람이 주는 진동에너지를 외부로 배출하지 못하고 다리 전체의 뒤틀림으로 받아들이게 된것이 붕괴의 원인이라고 분석되고 있습니다.
유사한 사례로는 1931년 영국 멘체스터의 브로턴 다리가 군인들이 발을 맞춰 행군하는 도중에 힘없이 무너진 사례도 공진현상이 원인일 것으로 추정되고 있습니다.
공진주파수 때문에 타코마 브릿지가 붕괴하였습니다.
물론 이러한 주파수를 내기는 힘듭니다.
바람에 의해 우연히 공진주파수가 형성되어 다리가 흔들리는 모습입니다.
https://www.youtube.com/watch?v=V2asy8ybEX4
위와 같은 현상이 나타나는 이유는
바람의 진동과 다리 고유의 진동수가 일치하여 공진 현상이 일어나기 때문입니다.