Tarihin En Dramatik Mühendislik Hatası: Tacoma Köprüsü
Tacoma Narrows Köprüsü, ABD’nin Washington eyaletinde bulunan 1940 yılında açılan ve açıldıktan sadece 4 ay sonra eşi benzeri görülmemiş bir sarsıntı ile yıkılan köprüdür. Tarihteki mühendislik hatalarından görülen köprünün temel yıkılma sebebi ise rezonansa uğramasıdır.
1940 yılı şartları ve teknolojisi ile inşa edilen bu köprünün uzunluğu 1524 metreydi. Fakat böylesine devasa bir köprünün ayaklar arası açıklığı 853 metreyken genişliği sadece 11.9 metreydi. Köprüyü bu kadar ünlü yapan ise ufak bir rüzgarda bile ( saatte 6-7 km saat ) salınım yapmaya başlayıp yukarı aşağı ve sağa sola salınmasıydı. İnşasından dört ay sonra salınım hiç durmadı ve köprü tamamen yıkıldı. Rüzgarlı havalarda trafiğe kapatılmasından dolayı bu olayda neyse ki sadece bir köpek öldü. Peki köprünün bu kadar kısa sürede yıkılma sebebi neydi?
Mühendislik açısından değerlendirilirse; 1524 metrelik bir köprünün ayaklar arası açıklığı 853 metreyken sadece 11.9 metre genişliğe sahip olması öncelikli yıkılma sebebi olarak gözükebilir. Fakat yıkılmanın arkasında büyük bir fizik var. Köprünün en önemli yıkılma sebebi rezonansa yenik düşmesidir. Madde, düşünce, duygular ve gözümüzle gördüğümüz her şey bir enerjiden oluşuyor. Enerji hem titrer, hem salınır. Evren titreşen, salınan bir enerji bütünüdür aslında. Her şeyin bir titreşme sayısı – frekansı vardır. İnsanlar genel olarak 60-65 hertz aralığında titreşim içerir.
Titreşebilen tüm nesnelerin doğal bir salınım frekansı vardır. Bir cetvelin ucunu masa üzerine sabitler ve boşta kalan ucu aşağıya doğru bastırıp aniden serbest bırakırsanız, cetvel, malzemeye, boyutuna ve şekline bağlı olarak doğal frekans ile titreştirecektir. Rezonans, titreşebilen bir nesneye harici bir salınım kuvveti uygulandığında meydana gelir.
Her malzemenin kendi parçacıklarının titreştiği belirli bir rezonans frekansı (veya doğal frekansı) vardır. Bir dalganın titreşimlere neden olması için frekansı nesnenin rezonans frekansı aralığında olmalıdır. Filmlerde, veya TV şovlarında muhtemelen birçok kez gördüğünüz bir sahne vardır. Bir kadın (genellikle bir opera sanatçısı) yüksek sesle bağırır veya şarkı söyler, bunun sonucunda da çevresindeki camlar kırılmaya başlar. Bunun arkasındaki bilim; kadının ses frekansı ile bardağın frekansının eşit frekans aralığında olmasıdır. Bir camı kırmak için dalgaların frekansı 550 Hertz civarında olmalıdır. Eğer bir kişi bu frekansta ses çıkartabilirse camı kırabilir. Ancak bir camı kırmak için sesin frekansını tutturmak yeterli değildir. Bir diğer önemli faktör, ses dalgasının yüksekliği veya yoğunluğudur. Ses, cam parçacıklarını güçlü bir şekilde titreştirmek için yeterli enerjiyi taşımalıdır. Normal bir insan sesi ile bunu başarmak çok az olasılıktadır. Bu nedenle sesin yoğunluğunu gerekli seviyeye yükseltmek için yapay yöntemler (elektronik ekipmanlar) kullanmak gereklidir.
Tacoma köprüsü için de bu geçerlidir. Tacoma Narrows 7 Kasım’da çok da kuvvetli olmayan (yaklaşık 67 km/saat) bir fırtınada rezonansa başlayarak önce aşağı-yukarı yönde salınıma başlamış. Daha sonra buna rüzgarın şiddetini artırmasıyla birlikte dönme salınımı da eklenmiş. En sonunda giderek şiddetlenen bu salınımların frekansı köprünün öz frekansı ile eşitlenmiş ve köprü parçalanarak suya gömülmüş.
Benzer bir durumu askerlerin köprüden geçerken “Rahat” emri alarak serbest adımda yürümeleriyle örneklendirebiliriz. Birliğin adımlarındaki ritmin frekansının, bu adımların köprüde yarattığı çok zayıf titreşimlerle aynı fazda olması rezonansa yol açar. Rezonansa giren köprüyse yıkılma tehlikesiyle karşı karşıya kalır.
Doğada, mühendislikte ve birçok alanda olduğu gibi fizik hep bizimle.
Yazan: Yaren YAKUT
Kaynak**
Bir yanıt bırakın