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marzo 10, 2011

LA RESONANCIA PUEDE DERRIBAR PUENTES? (Video)

¿POR QUÉ SE CAYÓ EL PUENTE DE TACOMA NARROWS?
En el siglo pasado ocurrió un suceso muy peculiar, que sirvió como precedente, digno a tomar en cuenta, en la ingeniería de puentes. El puente de Tacoma (sobre el Tacoma Narrows o Estrecho de Tacoma) en el estado de Washington (E.U.A.), se desplomó dramáticamente ante la vista de muchos, tan solo cuatro meses después de haber sido inaugurado.
          Pero lo curioso del asunto fue por qué causa se desplomó. No sucedió debido a algún terremoto, ni a un maremoto; ni por el peso de las cargas que pasaban sobre él. Tampoco, por la fuerza del vientos (al menos, no directamente). Aunque pareciese extraño, algunos aducen que su propia resonancia fue lo que derrumbó ese puente (esto, aclaro, según algunas teorías).
          Aquí daremos tan solo un vistazo sobre este curioso tema, así como también veremos un video del momento del desplome del puente de Tacoma Narrows.
          Veamos primero el video. Dura casi 6 minutos, pero vale la pena verlo en su totalidad, pues presenta escenas reales y algo impresionantes. Originalmente, fueron videos en blanco y negro, pero esta es una versión coloreada, que incluye el mix de filmaciones desde diversos ángulos, hechas por distintas personas; abarcando desde el bamboleo inicial del puente, hasta su final desplome. Quizás te sean ya familiares algunas de las escenas de este video. Veamos:

( Si no te aparece este video, MIRA AQUÍ )

CÓMO Y POR QUÉ CAYÓ EL PUENTE:
          Antes que todo, quisiera dejar sentado que existen varias teorías al respecto. La teoría más generalizada (defendida por muchos, pero refutada por otros) acepta la explicación de que el puente cayó debido directamente a la resonancia. Pero hay quienes atribuyen a otras causas la caída de dicho puente.

Yo, por mi parte, no soy física ni científica, por lo que no pretendo ahondar en detalles técnicos. Solo me limito a mencionar este curioso incidente, presentando a grosso modo diversos puntos de vista que existen al respecto. Cada quien habrá de sacar sus propias conclusiones. Además, este sitio no es un blog científico, sino más bien sobre la música y la exaltación a Dios. Pero he querido tocar este tema, puesto que tiene que ver con la resonancia y la acústica (tópicos que sí veremos en nuestro blog, ya que están relacionados al sonido y a la música).

          Entrando ya en materia, les cuento que desde el poco tiempo de su construcción y ante la simple acción de vientos no muy fuertes, este puente de tipo colgante se movía con ondas longitudinales (a lo largo) desde un extemo al otro del puente, . El pavimento se deformaba, levantándose y descendiendo a intervalos a lo largo del puente (desde el extremo de una orilla en tierra firme, hasta el otro extremo), más o menos como se desplaza una ola de mar.
          Los conductores que pasaban por el puente se acostumbraron a este fenómeno, en el cual los autos que se veían a lo lejos, de pronto ya no se veían, y de nuevo se volvían a ver; debido a que el pavimento se deformaba, levantándose y hundiéndose a intervalos regulares. Esta peculiaridad le valió al puente el apodo de "Galloping Gertie" (La Gertie Galopante), puesto que asemejaba el movimiento de un jinete que va a galope sobre el lomo de un caballo, en donde se le ve moverse hacia arriba y hacia abajo, según los brincos del animal.
          Pese a todo lo anterior, dicho comportamiento del puente no parecía amenazar la integridad de la estructura ni la seguridad de sus transeúntes; por lo cual  las autoridades no suspendieron su uso. Así, el primer puente de Tacoma Narrows se utilizó regularmente durante cuatro meses. Pero llegó el día en que todo cambió.
          La mañana del 7 de noviembre de 1940 el puente comenzó a presentar otro tipo de oscilación muy diferente a la anterior, ante la acción de vientos que, de por sí, no eran demasiado fuertes.
          Ahora ondulaba transversalmente, a manera de torsión o torcedura, de forma más o menos rítmica, que iba en aumento. Es decir, la mitad derecha de la carretera se deprimía o deformaba hacia abajo, mientras que la mitad izquierda se elevaba; y viceversa; más o menos como un vaivén de lado a lado (ver fotografía a la izquierda). Para abreviar la historia, la estructura llegó a su límite de resistencia y finalmente colapsó.
          Lo curioso del asunto es que los vientos que indujeron este tipo de oscilación en el puente no eran demasiado fuertes, sino de entre 60 y 65 Km. por hora. De por sí, dichos vientos no lo suficientemente violentos como para derrumbarlo.
          Algunos dan la explicación de que ese vaivén de torsión del puente, el cual iba incrementándose desmesurradamente, se debió precisamente a la acción de los vientos, aunque no hubiesen sido fuertes.
         
          Esta teoría texplica que no era necesario que los vientos fuesen demasiado fuertes, sino que bastaba con que el viento pudiera darle un pequeño impulso o empujón al puente cada vez, entre oscilación y oscilación (tal como sucede cuando empujamos a alguien que está sentado en un columpio. Solo hace falta empujarlo un poco cada vez, para que el vaivén vaya en incremento). Y dado que el vaivén del puente se hizo demasiado violento, se excedió el grado de flexión (o flexibilidad) calculado para la estructura, al punto en que el material no resistió más y se colapsó.
          Sin embargo, dado que la velocidad de los vientos, por sí sola, no era suficiente como para bambolear el puente de un lado a otro de la manera en que lo hizo, hay otra teoría que explica por qué las oscilaciones del puente se tornaron tan fuertes. Dicha teoría aduce que el desplome del puente se debió a la resonancia mecánica; más específicamente, a la resonancia acústica.
          Bajo esta perspectiva, se piensa que al pasar el viento por debajo, por arriba y a través del puente, lo hacía vibrar; no necesariamente tan fuerte. Solo que tal vibración del manterial generaba otras frecuencias que, a su vez, producían otras vibraciores mayores en el puente, las cuales iban incrementándose sucesivamente (ya que así es como se comporta la resonancia). Así, se terminó por alcanzar la frecuencia de resonancia del material de los cables del puente, los cuales empezaron a vibrar de manera muy fuerte, induciendo el violento vaivén y produciendo así el desplome del puente.
          Esta última explicación, quizás por ser la más fascinante, es también la más popular y generalizada ante el suceso del colapso del puente de Tacoma Narrows. Pero para muchos estudiosos de la Física, no es la más acertada.
          Así, un criterio más científico exigiría la contemplación de una mezcla de los factores mencionados en este artículos y otros más, que no han sido vistos aquí; todo ello, añadido en conjunto a la interacción de los sistemas estructurales y aerodinámicos del puente.
          Pero, sea como fuere, es un caso interesante, registrado en los anales de la historia, tanto fotográficamente, como en diversos videos. La única víctima fatal del incidente fue un perro, llamado Tubby.
          Es también interesante hacer notar que, como norma de cautela, es una costumbre que los soldados rompan el paso marcial al pasar por un puente, para evitar que se llegue a alcanzar la frecuencia de resonancia, lo cual sería peligroso para el puente. Pero esto ya lo veremos en otro artículo de este blog.
¿Ya habías oído anteriormente del caso del desplome de este puente de Tacoma? Déjanos saber tus comentrarios.

Si te interesa ahondar sobre el tema, puedes ver en otros sitios:
Diversas teorías sobre el desplome del primer Puente de Tacoma Narrows:
El desastre del puente de Tacoma Narrows,
La resonante caída del Tacoma Narrows Bridge,
Flameo torsional,
Resonancia mecánica en la estructura del puente de Tacoma,
Y el puente se cayó,
Causa del derrumbe,
Puente Tacoma Narrows,
La caída del viejo puente Tacoma Narrows,
Resonance, Takoma Narrows bridge failure and undergraduate Physics textbooks (en inglés)

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