Resonancia mecánica

Los grandes inventos: Resonancia mecánica

Hundimiento del puente de Tacoma Narrows

El puente original de Tacoma Narrows se extendía 1.810 m para salvar un pequeño canal cerca de Tacoma, en el estado de Washington (Estados Unidos). El puente fue abierto al tráfico el 1 de julio de 1940. Cuatro meses después se vino abajo durante un temporal de viento con rachas que alcanzaron los 68 km/h. La catástrofe fue atribuida a la resonancia, un fenómeno físico en el que una fuerza relativamente pequeña aplicada repetidamente aumenta la amplitud de un sistema oscilante. Esta fuerza repetitiva hizo que el puente se elevara y balanceara, hasta que finalmente se rompió y se precipitó al agua.

Resonancia (mecánica), situación en la que un sistema mecánico, estructural o acústico vibra en respuesta a una fuerza aplicada con la frecuencia natural del sistema o con una frecuencia próxima. La frecuencia natural es aquella a la que el sistema vibraría si lo desviáramos de su posición de equilibrio y lo dejáramos moverse libremente. Si se excita un sistema mediante la aplicación continuada de fuerzas externas con esa frecuencia, la amplitud de la oscilación va creciendo y puede llevar a la destrucción del sistema. El hundimiento del puente colgante de Tacoma Narrows en Puget Sound, Washington (EEUU), que tuvo lugar en 1940, fue causado por vibraciones con la frecuencia natural de la estructura producidas por el viento.

En cambio, las vibraciones cuya frecuencia no es la natural ni una de sus frecuencias armónicas (múltiplos enteros de la frecuencia natural) tienden a amortiguarse rápidamente. Por ejemplo, el arco de un violín excita las cuerdas del instrumento en una amplia gama de frecuencias. Sin embargo, sólo persiste la frecuencia básica de la cuerda, junto con sus diversos armónicos, cuya amplitud es menor. Para impedir que una estructura resuene a una frecuencia determinada suele cambiarse su rigidez o su masa. El aumento de la rigidez aumenta la frecuencia natural, mientras que el aumento de la masa la disminuye.

En física atómica y nuclear también se producen fenómenos de resonancia; por ejemplo, una radiación electromagnética de determinadas frecuencias puede excitar a los átomos y hacerlos subir a niveles de mayor energía, mientras que una radiación no resonante no los afecta.