CHỦ ĐỀ SÓNG - HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

 HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số góc của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số góc riêng của hệ dao động. Khi này, biên độ dao động cưỡng bức của hệ đạt giá trị cực đại.

Hình 1. Làm vỡ ly thuỷ tinh bằng âm thanh

Khi một người tạo ra âm thanh (ví dụ, bằng cách hát hoặc dùng một nhạc cụ), âm thanh này sẽ phát ra dưới dạng sóng âm. Mỗi âm thanh có tần số riêng của nó.  Nếu tần số âm thanh phát ra khớp với tần số riêng của ly, ly sẽ bắt đầu dao động với biên độ ngày càng tăng do cộng hưởng. Năng lượng từ âm thanh liên tục được thêm vào hệ thống, dẫn đến sự gia tăng biên độ dao động. Điều này có nghĩa là ly sẽ rung mạnh hơn theo thời gian. Mỗi ly có một ngưỡng chịu đựng nhất định về độ rung và áp lực. Khi biên độ dao động tăng đến mức vượt quá ngưỡng chịu đựng này, cấu trúc của ly sẽ bị phá vỡ, dẫn đến việc ly bị vỡ.

     Hình 2. Cầu Tacoma Narrows

Cầu Tacoma Narrows ở Washington, Mỹ, bị phá hủy do cộng hưởng với gió. Cầu Tacoma Narrows có thiết kế mỏng và dài, khiến nó rất nhạy cảm với gió. Khi gió thổi mạnh, nó tạo ra dao động mà tần số  gần trùng với tần số dao động riêng của cầu. Bên cạnh đó còn do các kỹ sư không dự đoán được mức độ tác động của gió và không trang bị các biện pháp giảm chấn cần thiết. Chỉ vài tháng sau khi mở cửa, cầu bắt đầu xuất hiện các dao động mạnh mẽ khi có gió. Những rung lắc này ngày càng nghiêm trọng. Vào ngày 7 tháng 11 năm 1940, cầu đã sập hoàn toàn sau khi dao động mạnh do gió, tạo ra hình ảnh đáng nhớ về sự thất bại của một cấu trúc.

    Hình 3. Cầu Millennium

Cầu Millennium, mở cửa vào năm 2000, là một trong những cầu đi bộ nổi tiếng ở London, nhưng đã gặp phải một sự cố nghiêm trọng liên quan đến hiện tượng cộng hưởng. Cầu được thiết kế với cấu trúc mỏng và dài. Khi đông người di chuyển, bước đi đồng bộ của họ tạo ra các dao động. Tần số dao động do bước đi của nhóm người trùng với tần số dao động riêng của cầu, khiến cầu dao động mạnh hơn. Ngay sau khi mở cửa, cầu đã bắt đầu dao động mạnh, gây ra sự lo lắng cho những người đi bộ. Những rung lắc này không chỉ gây khó chịu mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Để đảm bảo an toàn, cầu đã phải đóng cửa chỉ vài ngày sau khi chính thức mở cửa.

Nguồn tham khảo:

1. https://laughingsquid.com/breaking-wine-glass-with-sound-of-voice/

2. https://www.history.com/this-day-in-history/november-7/tacoma-narrows-bridge-collapses

3. https://www.fosterandpartners.com/news/millennium-bridge-reopens