ТАСС, 23 декабря. Ученые выяснили, что качания "пляшущих" мостов связаны не с синхронизацией движений пешеходов, как считалось ранее, а с усилением небольших вибраций, которые возникают из-за отдельных людей. Описание исследования опубликовал научный журнал Nature Communications, кратко об этом пишет пресс-служба Нижегородского государственного университета (ННГУ).
"Мы показали, что очень небольшие вибрации, которые возникают от ног идущих по мосту д.жей, могут взаимно усиливать друг друга и заставлять качаться весь мост, даже если движения пешеходов не синхронизированы. Благодаря нашим расчетам и формулам в будущем можно будет строить более безопасные мосты", – пишут исследователи.
Еще в середине XIX века инженеры обнаружили, что металлические мосты начинают вибрировать и "плясать" на месте, если по ним проходит пешим или конным строем большая группа людей. Последующие наблюдения указали, что синхронизированные движения людей, автомобилей и животных в некоторых случаях могут вызывать мощнейшие резонансные колебания, из-за которых мост может разрушиться.
Эти опасные вибрации можно подавить, использовав специальные гасители колебаний или организовав движение по мосту таким образом, что пешеходы или машины не будут вызывать резонанс. В большинстве случаев современные мосты редко сталкиваются с подобными проблемами, однако есть и несколько исключений из этого правила, в том числе лондонский мост "Миллениум" и волгоградский мост через Волгу, построенный в 2010 году.
Математики под руководством Игоря Белых из ННГУ и Университета штата Джорджия детально проанализировали, как качался мост "Миллениум" и пришли к выводу, что общепринятое объяснение существованию "пляшущих мостов" не соответствует действительности.
Белых и его коллеги заинтересовались этой проблемой около четырех лет назад, когда пытались подсчитать минимальное число людей, которое заставило бы "Миллениум" заметным образом качаться. Их расчеты показали, что для этого нужно было около 165 пешеходов, чьи движения были бы синхронизированы.
Анализ снимков показал, что когда "Миллениум" начал вибрировать, пешеходов, чьи движения были синхронизированными, было значительно меньше. Поэтому Белых и его коллеги стали искать другие объяснения.
Они обратили внимание, что в прошлом ни они, ни другие группы исследователей не учитывали, как на стабильность мостов влияют движения людей, которые осознанно или неосознанно пытаются удерживать равновесие, проходя по полотну моста. Это было связано с тем, что ученые считали, что колебания, порождаемые ударами левых и правых ног пешеходов, будут в целом подавлять друг друга, из-за чего они не будут существенно влиять на состояние моста.
Математики проверили, так ли это на самом деле, просчитав силу подобных колебаний для трех десятков "пляшущих" мостов, построенных в разных регионах мира. Эти расчеты неожиданно показали, что вибрации, порождаемые ударами левых и правых ног по полотну "Миллениума" и ряда других мостов, будут не подавлять, а взаимно усиливать друг друга.
В результате мост начнет видимым образом качаться, и проходящие по нему люди начнут терять равновесие и будут совершать одинаковые движения, пытаясь удержать баланс на нестабильной поверхности. Соответственно, синхронизация движений пешеходов в данном случае является следствием появления резонанса, а не изначальной причиной того, почему мост начал "плясать" на месте, подытожили ученые.