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Blog de Mercedes González Mas

El fenómeno de la resonancia. Puente de Tacoma

Para que se produzca el fenómeno de la resonancia se requiere:resonancia

a) De un sistema elástico que presente frecuencias naturales de vibración, 

b) De una fuerza externa de tipo periódico que actúe sobre el sistema elástico,

c) De una coincidencia entre ambos tipos de frecuencia.

Un cuerpo, dependiendo de su forma, de su masa, del material de que esté hecho,  oscilará con ciertas frecuencias propias a las que, se les denomina frecuencias naturalesfrecuencias características. Cuando un sistema es excitado con alguna de sus frecuencias características, la amplitud de la oscilación va creciendo cada vez más y decimos que el sistema ha entrado en resonancia.

” La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un sistema capaz de vibrar u oscilar,  es sometido a la acción de una fuerza periódica externa, cuya frecuencia de vibración coincide con alguna de las frecuencias naturales del sistema. El sistema vibra aumentando progresivamente la amplitud del movimiento.”

Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos.

¿Cómo puede presentarse este fenómeno en la vida real?

Teniendo en cuenta que estamos en un mundo sometido continuamente a fuerzas oscilantes, como el viento , los terremotos, y si además estamos rodeados de estructuras elásticas, como ventanas , puentes, edificios.

Se pueden presentar varios ejemplos de resonancia:

Ejemplo 1: Cuando se escucha música dentro de una habitación, algunas veces al aparecer sonidos de frecuencia muy baja los vidrios de las ventanas empiezan a vibrar violentamente. Esto ocurre, naturalmente, porque hay un fenómeno de resonancia, ya que en tales casos la frecuencia de los sonidos graves coincide con alguna de las frecuencias naturales de oscilación de los vidrios de las ventanas.

Ejemplo 2: Cuando el ejercito formado por decenas de soldados marchan dando golpes rítmicos de frecuencia muy constante en el piso, al cruzar sobre un puente, que como se ha señalado es una estructura elástica con sus propias frecuencias naturales de vibración, en caso de que conserven su marcha acompasada se corre el peligro de que su frecuencia de golpeteo  coincida con alguna de las frecuencias naturales del puente; para evitar ese peligro a las formaciones de soldados se les ordena romper la marcha cuando cruzan un puente.

Ejemplo 3: Un ejemplo impresionante de fenómenos de resonancia es lo ocurrido en 1940 en el puente de Tacoma (Narrows) en EE.UU. El puente fue construido con las mejores técnicas de ingeniera de la época. Fue inaugurado el 1 de julio de 1940 y solo 4 meses después, el 7 de noviembre de 1940 unas rachas de viento moderadas de 64 Km/h hicieron que el puente se retorciese violentamente y finalmente cayera. Observa el siguiente vídeo

Otro fenómeno curioso de resonancia fue lo ocurrido en el puente Millenium, un puente peatonal construido sobre el rio Támesis (Londres). Inaugurado en junio del año 2000, lo cruzaron más de 100 000 personas el primer fin de semana. El puente entró en resonancia con las pisadas sincronizadas de los peatones al andar y presento movimientos laterales mayores de lo esperado. El puente fue cerrado y abierto 2 años después, la solución al problema fue fijar amortiguadores del movimiento. Observa el vídeo

En el próximo vídeo veréis como los conductores rusos fueron sorprendidos por inusuales y bruscos movimientos del puente de la ciudad de Volgogrado. La estructura del puente presentó ondulaciones que asustaron a los conductores. Las autoridades de la zona explicaron que el fenómeno se originó por el viento.

Ejemplo 4: Un caso muy conocido de resonancia es cuando un o una cantante dirigen su voz hacia una copa de cristal; es sabido que la copa es una estructura elástica que vibra a frecuencias claramente reconocibles por el oído humano, por tanto, si el cantante entona sonidos de la misma frecuencia, y los lanza contra la copa con un sonido potente se produce el fenómeno de resonancia que puede llegar a romper la copa.

Ejemplo 5: Finalmente, otro ejemplo de los efectos destructivos que pueden producirse en caso de resonancia, se presenta cuando una ciudad es afectada por un terremoto; la ciudad está llena de estructuras elásticas de gran escala, tales como edificios y puentes; la frecuencia con que se mueve el suelo, está ante todo en el rango de los 0.5 -2 Hz, son frecuencias relativamente bajas, pero las grandes masas de los edificios de más de 5 pisos de altura por su propia inercia tienden a tener frecuencias bajas y propician por tanto la ocurrencia del fenómeno de resonancia. En este caso la amplitud de las oscilaciones mecánicas de los edificios tiende a crecer tanto en cada ciclo que pueden llegar al punto de ruptura, tal como sucedió con muchos edificios en el gran terremoto de la ciudad de México en 1985.

10 noviembre 2010 - Posted by | ....BII-Vibració i ones, 2n Batxillerat-Física | , , , , ,

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