Как строевой шаг ломает мосты?

Наверняка вы могли слышать такое утверждение, что строй солдат, шагающих в ногу по какому либо мосту, может вовсе и не дойти до другого берега, так как мост начнет колебаться с частотой шага и вскоре разрушится.

Возникает ряд вопросов: Может ли такое случиться на самом деле? Были ли случаи разрушения мостов вследствие одновременного шага? Может ли от этого разрушиться современный мост?

Обо всем этом мы сегодня и поговорим!

Вообще такой пример часто приводят учителя, когда детям необходимо объяснить физическое явление, под названием резонанс. Сложных определений давать не вижу смысла. Не удивляйтесь, что мы отводим большую роль пониманию сути резонанса, т.к. это ключ к пониманию вопроса.

Если мы подойдем к качелям и приложим к ним некоторую силу, они начнут, что неудивительно, качаться туда-сюда. Причем больше мы их не касаемся - они совершают колебательные движения вперед-назад сами по себе. Такие колебания называются свободными - они возникают при единовременном выведении тела из состояния равновесия.

Существуют также вынужденные колебания, когда тело колеблется вследствие постоянного воздействия на него какой то силы.

Примером может служить случай, когда мы берем качели рукой и просто водим их вперед-назад. Это вынужденные колебания качелей под действием, собственно, силы нашей руки.

Теперь вернемся к резонансу. Представим себе ситуацию, когда качели совершают свободные колебания и при этом мы прикладываем к ним силу в те моменты, когда качели движутся вперед. В такой ситуации мы можем наблюдать увеличение амплитуды колебаний качелей.

Это и есть резонанс - увеличение амплитуды колебаний механической системы (то есть качелей) под действием внешней силы, причем главным условием существования резонанса является совпадение частоты вынужденных и свободных колебаний системы.

Вернемся к солдатам на мосту в теоретическом представлении. Одновременный их шаг порождает общую силу, которая неминуемо заставляет мост колебаться с какой то частотой. Теперь мост имеет свободные колебания. Однако если частота шага солдат, а точнее частота воздействия на мост их результирующей силы, будет совпадать с частотой свободных колебаний моста - произойдет резонанс, вследствие чего колебания моста могут привести к его разрушению!

Мы ответили на первый вопрос - да, такое теоретически возможно! Но совпадает ли теория с практикой?

Мост в Анже
Мост в Анже

Перед вами изображение подвесного моста в городе Анже, что во Франции. В середине 19 века он был полностью разрушен, когда большой отряд солдат вздумал перейти его строевым шагом. Погибло по некоторым данным около 200 солдат!

Проще говоря, солдаты раскачали мост своим одновременным шагом, отчего амплитуда его колебаний резко возросла и он разрушился.

Разрушенный мост в Анже
Разрушенный мост в Анже

Также к числу разрушений от резонанса относят Египетский мост в Санкт-Петербурге, который обрушился в тот момент, когда по нему шагала кавалерия (1905 год).

Мы ответили на второй вопрос - да, такое в истории уже было! Не из пустого места же история о солдатах на мосту зародилась.

А может ли такое случиться сейчас?

Теоретически - да! Однако часто ли вы видите сейчас солдат, марширующих по мостам? Я думаю - нет. Да и мосты сейчас отличаются своей прочностью! Мне кажется, современные мосты с достоинством выдержали бы натиск резонанса.

Хотя, не стоит забывать о "танцующем мосте" в городе Волгоград, который из-за воздействия ветра начал колебаться с немалой силой!

Спасибо за просмотр!