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.
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