Ponte em ressonância

Segundo uma lenda, um regimento de Napoleão entrou marchando em uma ponte e a frequência do compasso da marcha dos soldados, por azar, coincidiu com a frequência natural de vibração da ponte. Deu-se então a ressonância, a ponte passou a oscilar com grande amplitude e desabou. A partir desse desastre os soldados passaram a quebrar o passo sempre que atravessam alguma ponte.

Sendo lenda ou não, isso pode ocorrer como  foi o caso da ponte Tacoma Narrows, a ponte foi inaugurada e assim que foi liberada para o tráfego, começou a balançar sempre que o vento soprava um pouco mais forte, mas no dia 7 de novembro de 1940, ao enfrentar um vento de 64 km/h a ponte entrou em ressonância com o vento e entrou em colapso. Inicialmente, a ponte começou a vibrar em modos longitudinais, isto é, ao longo de seu comprimento. Até aí, tudo bem. Mas, logo apareceram os chamados "modos torcionais", nos quais a ponte balançava para os lados, se torcendo toda. Na ressonância, a amplitude desses modos torcionais aumentou de tal forma que a ponte desabou. Um exame detalhado sugeriu que a tesoura enrijecedora da plataforma não era suficiente para a extensão entre os suportes, mas não foi só essa a causa do fim da ponte. Naquele dia, o vento não apenas estava na velocidade certa como também acertava a ponte no ângulo certo para fazer que ela começasse a vibrar. Ventos contínuos aumentaram as vibrações até que as ondas ficaram tão grandes e violentas que quebraram a ponte ao meio.

Ponte de Tacoma vibrando no modo longitudinal

   

Ponte de Tacoma vibrando no modo torcional

Um estádio de futebol deve ser construído levando em conta a "vibração" das torcidas. Se todo mundo começar a pular e bater os pés pode surgir uma ressonância com as estruturas das arquibancadas e acontecer uma tragédia. Quando você for ao estádio lembre disso. Se notar que a estrutura está balançando anormalmente mande a turma toda parar de vibrar imediatamente. A galera, sabendo que você é um entendido em matéria de ressonância, logo atenderá seu aviso. Se não, dê o fora de mansinho.

Mas afinal o que é a ressonância?

Segundo meu velho amigo Aurélio:

Ressonância é o fenômeno pelo qual um corpo sonoro vibra ao ser atingido por vibrações produzidas por outro corpo. Transferência de energia de um sistema oscilante para outro quando a frequência do primeiro coincide com uma das frequências próprias do segundo.

Hummmm sei não vou perguntar pro meu melhor amigo, o Google:
A ressonância foi descoberta por Galileu Galilei quando começou a pesquisar com pêndulos em 1602. Ela é semelhante ao eco. Este fenômeno tem aplicações importantes em todas as áreas da ciência, sempre que há a possibilidade de troca de energia entre sistemas oscilantes. Qualquer objeto material tem uma ou mais frequências nas quais "gosta" de vibrar: são as frequências naturais de vibração do objeto. Quando o objeto é "excitado" por algum agente externo em uma de suas freqüências naturais dá-se a ressonância: o objeto então vibra nessa frequência com amplitude máxima.

Vou dar um pulinho na Física:

Ressonância mecânica ou simplesmente ressonância é o fenômeno físico em que se registra a transferência de energia de um sistema oscilante para outro, quando a frequência do primeiro coincide com uma das frequências próprias do segundo.

Este fenômeno tem aplicações importantes em todas as áreas da ciência, sempre que há a possibilidade de troca de energia entre sistemas oscilantes.

A aplicação mais palpável é na área das telecomunicações, em que as ondas eletromagnéticas atuam como intermediárias na transmissão das informações do transmissor até o(s) receptor(es), constituindo-se o que se chama sinal.

Qualquer objeto material tem uma ou mais frequências nas quais "gosta" de vibrar: são as frequências naturais de vibração do objeto.

Quando o objeto é "excitado" por algum agente externo em uma de suas frequências naturais da-se a ressonância: o objeto vibra nessa frequência com amplitude máxima, só limitada pelos inevitáveis amortecimentos.

Uma criança em um balanço nunca ouviu falar em ressonância, mas sabe como usá-la. Num instante ela descobre qual e o momento certo de dobrar o corpo para aumentar a amplitude do movimento.

O corpo de um instrumento musical, um violão, por exemplo, é uma caixa de ressonância. As vibrações da corda entram em ressonância com a estrutura da caixa de madeira que "amplifica" o som e acrescenta vários harmônicos, dando o timbre característico do instrumento.

Ta bom, já entendi!!!

Mas o que fazer pra isso não ocorrer em uma ponte?

Para diminuir o efeito de ressonância sobre uma ponte, é importante construir amortecedores para interromper as ondas ressonantes. Uma maneira eficaz de impedir que essas ondas cresçam, e que funciona independentemente da duração ou origem das vibrações, é interrompê-las. Técnicas de amortecimento geralmente envolvem a inércia. Se uma ponte tiver, por exemplo, uma plataforma sólida, a onda de ressonância pode percorrer a extensão da ponte facilmente. Mas se essa plataforma for composta por seções diferentes com placas sobrepostas, o movimento de uma seção será transferido para outra através das placas, que criam  certa quantidade de atrito pelo fato de serem sobrepostas. O truque então é criar atrito o bastante para alterar a frequência da onda de ressonância. Essa alteração impede que a onda cresça e cria duas ondas diferentes, sendo que nenhuma delas pode se juntar a outra para formar uma força destrutiva.

Certo! Agora que sabemos um pouco sobre a ressonância, vamos ver o vídeo da ponte: