Что такое эффект подвесного моста?
Эффект подвесного моста
В психологии есть такой термин, называющийся «эффектом подвесного моста». Это самый лучший способ признания в любви. Если человек идет по подвесному мосту, то непременно влюбится в первого человека, которого увидит впереди. Сердцебиение, вызванное страхом высоты, ошибочно воспринимается как зарождение чувств, и человек влюбляется.) Иначе говоря, если человек увидит тебя в момент сильного испуга, то влюбится.
При составлении протокольных документов спортивных соревнований, приняты унифицированные международные сокращения (аббревиатура) для обозначения некоторых спортивных характеристик.
Эти сокращения применимы во многих видах состязаний,в том числе и биатлоне.
Украинцы называют ворону ВОВК ПЕРНАТИЙ- что означает пернатый волк.
Интересное слово, его можно понимать и употреблять в разных смыслах. Понять, что за «отлуп» можно только по тексту.
Тапир — травоядное непарнокопытное животное. Немного напоминает свинью, но имеют более длинные ноги. Также у них есть хоботок для хватания пищи.
Немного о психологии.
Я думаю, многие заметили в седьмой серии Dansai Bunri no Crime Edge такой диалог:
[ Страница манги с этим моментом ] 
Что такое «suspension bridge effect» (по-русски «эффект подвесного моста»)? Почему Кашико-сан так смутилась? Капитан спешит на помощь!
Теория эта была не просто умозрительной конструкцией, она подтверждалась исследованиями. Наиболее известных экспериментов два: исследование Шехтера и Сингера и эксперимент «Высокий мост». Второй нам и нужен, но расскажу про оба)
Гипотеза блестяще подтвердилась, причем по всем пунктам. По результатам было сделано еще несколько важных выводов:
1) Если у индивида нет причинного объяснения состоянию возбуждения, он или она будет интерпретировать его в соответствии с доступной ему/ей информацией о ситуации.
2) Если у индивида есть подходящее объяснение состоянию возбуждения, альтернативное объяснение через призму ситуации маловероятны.
3) В одинаковых «когнитивных обстоятельствах» индивид будет только отвечать эмоциональному опыту в той мере, насколько он или она физически возбужден(а).
Звучит логично, не правда ли?
Эксперимент «Высокий мост» (1974). Социальные психологи А.Арон и Д. Даттон воспользовались естественной обстановкой, чтобы вызвать физическое возбуждение в ходе своего теста, основанном на двухфакторной теории эмоций. Привлекательная девушка представлялась социологом и просила прохожих-мужчин заполнить небольшой опросник, основанный на этом тесте. После прохождения опроса, она оставляла испытуемым свой номер телефона, и говорила, что готова ответить на любые вопросы по поводу исследования и вообще типа «звони когда хочешь».
Этот эффект, кстати, был неплохо использован в этом вашем «чунибье». Рикка нашла в себе силы признаться только тогда, когда повисела на крыше и чуть не разбилась)
Спасибо за внимание!
Ну и картинка для привлечения внимания:
Физики выяснили, сколько пешеходов могут ввести мост в резонанс
I. Belykh et al./ Science Advances
Физики разработали модель, с помощью которой можно оценить критическое количество шагающих по мосту пешеходов, которое приведет к его резкому раскачиванию. По словам авторов исследования, опубликованного в Science Advances, предложенная ими модель позволит в будущем строить более безопасные пешеходные мосты.
Несмотря на то, что при проектировании пешеходных подвесных мостов сейчас используются самые современные пакеты для компьютерного моделирования, все равно иногда наблюдаются ситуации, когда из-за большого количества пешеходов на мосту он внезапно начинает сильно колебаться. Иногда эти колебания могут быть настолько сильными, что становятся причиной возникновения небезопасных ситуаций и разрушения части конструкций. Наиболее показательными примерами являются открытие моста Сольферино в Париже в 1999 году или регулярно раскачивавшийся мост Миллениум в Лондоне, который пришлось из-за этого перестраивать вскоре после открытия.
Раскачивающийся мост является классической колебательной системой, в которой шагающие пешеходы являются источниками внешней периодической силы. При совпадении собственной частоты колебаний моста с частотой внешней силы система приходит в резонанс, и амплитуда колебаний резко увеличивается. Если же источников внешней силы много и у всех них одинаковая частота (то есть пешеходы совершают одинаковое количество шагов за одинаковые промежутки времени), то между ними может еще происходить синхронизация фазы, когда все начинают шагать одновременно. Именно синхронизацию фазы обычно называют основной неучтенной причиной при проектировании, которая приводит к возникновению резонансных колебаний на реальных мостах. Несмотря на актуальность проблемы, все предыдущие модели, описывающие такой механизм, не могли объяснить пороговый эффект такого явления: при числе пешеходов меньше критического мост почти не раскачивается, но как только количество пешеходов, шагающих в ногу, превысит определенное значение, наблюдается резкое увеличение амплитуды поперечных колебаний.
Группа физиков из США и России под руководством Игоря Белых (Igor Belykh) из Университета штата Джорджия предложила новую модель, которая, помимо остальных параметров, учитывает и биомеханику человеческого тела в момент совершения шага. В рассматриваемой системе сам мост является колебательной системой, в которой под действием шагающих пешеходов возникают затухающие вертикальные колебания. Для описания шагающего человека рассмотрели две биомеханические модели (более полную и ее упрощенный аналог), которые учитывают, что в ответ на вертикальное колебание моста человек наклоняется в сторону и возбуждает таким образом поперечные колебания.
Схема рассматриваемой физической системы. Слева изображен мост, в котором шагающие пешеходы возбуждают его колебания, справа — человек, который реагирует на движение моста, вызывая тем самым его поперечные колебания
Наука опровергла самый известный миф о том, почему рушатся мосты
Вы думали, что дело в «резонансе»? Подумайте ещё.
«По крайней мере, шесть фонарных столбов были вырваны, пока я смотрел. Несколько минут спустя я увидел, что один из прогонов увело в сторону. Хотя мост и качался под углом в 45 градусов, я думал, что всё обойдётся. Но этого не произошло». – Берт Фаркарсон.
У каждой физической системы или объекта существует естественная, свойственная ему резонансная частота. У качелей, например, существует определённая частота, с помощью которой вы можете управлять ими; в детстве вы учитесь раскачивать себя одновременно с колебанием. Раскачиваясь слишком медленно или слишком быстро, вы никогда не создадите скорость, но если вы раскачиваетесь в правильном темпе, вы можете взлетать настолько высоко, насколько вам позволит ваша физическая подготовка. Резонансные частоты могут также иметь катастрофические последствия, если вы создадите слишком много вибрационной энергии в системе, которая не сможет её обработать, как например, определённые звуковые частоты способны заставить разбиться стакан.
Но то, что произошло на самом деле, было по-настоящему захватывающим и содержит уроки, которые мы не все учли – судя по мостам, созданных нами с тех пор.
Каждый раз, когда вы создаёте объект между двумя точками, он способен свободно перемещаться, вибрировать, колебаться и так далее. У него существует собственная реакция на внешние стимулы, точно так же, как струна гитары вибрирует в ответ на внешние раздражители. Именно это происходило с мостом большую часть времени: простые вибрации вверх и вниз от проезжающих по нему автомобилей, дуновения ветра и так далее. С ним происходило то, что происходило бы с любым висячим мостом, однако он подвергался более сильному воздействию из-за снижения расходов при проектировании его конструкции. Такие сооружения, как мосты, особенно хороши в потере этого вида энергии, поэтому самостоятельно они не могут создать угрозу разрушения.
Но ветер, дувший на мосту 7-го ноября, был более сильным и продолжительным, чем когда-либо прежде, он заставил сформироваться вихри. В малых количествах это не создало бы проблем, но посмотрите на эффекты этих вихрей в видео ниже.
Со временем они вызывают аэродинамическое явление, известное как «флаттер»: части конструкции под влиянием ветра начинают дополнительно раскачиваться. Это заставляет внешние части перемещаться перпендикулярно направлению ветра, что не совпадает по фазе с изменчивым движением моста. Явление флаттер, как известно, имело катастрофические последствия для самолётов, но никогда прежде не было замечено его влияния на мосты. По крайней мере, не до такой степени.
Когда начался эффект флаттер, один из стальных кабелей, поддерживающих мост, лопнул, перестав быть последним главным препятствием для этого явления. Это произошло, когда две стороны моста качались назад и вперёд в гармонии друг с другом, поэтому волнение усилилось. Продолжительный сильный ветер и созданные им вихри не могли уже остановить никакие силы, мост продолжал раскачиваться всё сильнее. Последние люди, оставшиеся на мосту, по большей части фотографы, были вынуждены бежать.
Но совсем не резонанс уничтожил мост, а скорее самопроизвольное раскачивание! Не имея возможности рассеять эту энергию, конструкция просто продолжала колебаться назад и вперёд, и этот процесс наносил ущерб подобно тому, который скручивание твёрдого объекта туда-сюда ослабляет его, в итоге приводя к поломке. Не резонанс виноват в разрушении моста, а простое отсутствие внимания ко всем эффектам, дешёвые строительные методы и нежелание просчитать все воздействующие силы.
Однако это не было полным провалом. Инженеры, которые исследовали разрушение, быстро начали понимать явление; в течение 10 лет новое ответвление науки: аэроупругость моста. Явление флаттер теперь изучено достаточно, и о нём нельзя забывать, чтобы добиться успеха. Два современных моста могла постичь та же участь, что и Такома-Нэрроуз – Мост Тысячелетия в Лондоне и Волгоградский мост в России тоже имели недостатки, связанные с эффектом флаттер, но они были исправлены в XXI веке.
Не вините резонанс в самом известном разрушении моста. Истинная причина более ужасна, и она может коснуться сотни мостов по всему миру, если мы забудем об эффекте флаттера, который может привести к разрушениям.
Что такое эффект подвесного моста
25 августа 1826 года в Санкт-Петербурге было открыто движение по Египетскому мосту. А 20 января 1905 г., когда по нему проходил кавалерийский эскадрон, пролеты неожиданно рухнули на лед Фонтанки [2] (приложение 1).
На уроках физики в 9 классе при изучении темы «Механические колебания» причиной такого типа катастроф мы называем именно резонанс. Что же на самом деле послужило причиной всех этих катастроф? Давайте попробуем разобраться.
Цель работы: Изучение влияния резонанса и флаттера на технические объекты.
Собрать информацию о том, что такое резонанс и колебательная система.
Провести эксперименты с целью выяснения условий возникновения и существования резонанса.
Выяснить, как резонанс влияет на разрушение мостов.
Найти информацию о таком явлении как флаттер.
Выяснить, какое значение играет флаттер в авиации.
Найти связь между резонансом и флаттером.
Гипотеза: Резонанс и флаттер – причины техногенных катастроф.
Глава 1. Резонанс и мосты
«Резона́нс (от лат. resono «откликаюсь») — частотно-избирательный отклик колебательной системы на периодическое внешнее воздействие, который проявляется в резком увеличении амплитуды колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с определёнными значениями, характерными для данной системы» [1]. Значит, возможен резонанс механических, звуковых и электромагнитных колебаний. Явление резонанса впервые было описано Галилео Галилеем в 1602 г. в работах, посвященных исследованию маятников и музыкальных струн.
Я решила провести эксперименты, чтобы убедиться в существовании явления резонанса и определить условия его возникновения и протекания.
Эти эксперименты доказывают, что резонанс существует, его можно воспроизвести в лабораторных условиях. А значит, при определенных природных условиях он возможен и в других системах, конструкциях, сооружениях.
Объяснение разрушения мостов
Раскачивающийся подвесной мост является классической колебательной системой, в которой шагающие пешеходы являются источниками внешней периодической силы. При совпадении собственной частоты колебаний моста с частотой внешней силы система приходит в резонанс, и амплитуда колебаний резко увеличивается. Если же источников внешней силы много и у всех них одинаковая частота (то есть пешеходы совершают одинаковое количество шагов за одинаковые промежутки времени), то между ними может еще происходить синхронизация фазы. Именно синхронизацию фазы обычно называют основной неучтенной причиной при проектировании, которая приводит к возникновению резонансных колебаний на реальных мостах. При определённых условиях ветра, мост Такома-Нэрроуз вошёл в резонанс, что заставило его неудержимо колебаться. После часа колебаний из строя вышла его центральная часть, и весь мост был уничтожен.
У каждой физической системы или объекта существует естественная, свойственная ему резонансная частота. Резонансные частоты могут также иметь катастрофические последствия, как например, определённые звуковые частоты способны заставить разбиться стакан.
Каждый раз, когда создаётся объект между двумя точками, он способен свободно перемещаться, вибрировать и колебаться. У него существует собственная реакция на внешние силы, точно так же, как струна гитары вибрирует в ответ на внешние раздражители. Именно это происходит с мостами большую часть времени: простые вибрации вверх и вниз от проезжающих по нему автомобилей, дуновения ветра и так далее. С ними происходит то, что происходило бы с любым висячим мостом.
2.1. Флаттер и мосты
Ветер, дувший на мосту Такома-Нэрроуз 7-го ноября, был более сильным и продолжительным, чем когда-либо прежде, он заставил сформироваться вихри.
Со временем они вызывают аэродинамическое явление, известное как «флаттер»: части конструкции под влиянием ветра начинают дополнительно раскачиваться. Это заставляет внешние части перемещаться перпендикулярно направлению ветра, что не совпадает по фазе с изменчивым движением моста. Явление флаттер, как известно, имело катастрофические последствия для самолётов, но никогда прежде не было замечено его влияния на мосты. По крайней мере, не до такой степени.
Когда начался эффект флаттер, один из стальных кабелей, поддерживающих мост, лопнул, перестав быть последним главным препятствием для этого явления. Это произошло, когда две стороны моста качались назад и вперёд в гармонии друг с другом, поэтому волнение усилилось. Продолжительный сильный ветер и созданные им вихри не могли уже остановить никакие силы, мост продолжал раскачиваться всё сильнее. Последние люди, оставшиеся на мосту, по большей части фотографы, были вынуждены бежать.
После разрушения моста начались активные исследования, и в течение 10 лет появился новый раздел науки: аэроупругость моста. Явление флаттер теперь изучено достаточно, и о нём нельзя забывать, чтобы добиться успеха. Два современных моста могла постичь та же участь, что и Такома-Нэрроуз. Мост Тысячелетия в Лондоне и Волгоградский мост в России тоже имели недостатки, связанные с эффектом флаттер, но они были исправлены в XXI веке.
2.3. Флаттер и самолеты
Исследования флаттера в CCCР начались в середине 30-х годов. Советская авиация столкнулась с тем, что при увеличении скорости, при некотором критическом ее значении, самолеты начинало сильно трясти и они разрушались в воздухе. Вибрация нарастала настолько быстро, что у лётчика не оставалось времени на снижение скорости. От начала вибраций до разрушения самолета проходили считанные секунды. Над явлением флаттера ломали голову многие математики. Огромный вклад в решение проблемы внесли Е.П. Гроссман и М.В. Келдыш. Был поставлен целый ряд экспериментов, сделан ряд теоретических исследований, были разработаны практические приемы для исключения вибрации при любой скорости полета. Флаттер наступает при определенной скорости полета, которую называют критической скоростью флаттера. Для каждой формы флаттера существует своя критическая скорость. Величина критической скорости флаттера в значительной степени зависит от распределения центра масс самолета.
Глава 3. Флаттер и резонанс, какая связь?
Анализируя эти два определения, можно сделать вывод о том, что флаттер – это колебания системы (моста, самолета), а резонанс – это резкое увеличение амплитуды колебаний, то есть резонанс – результат флаттера, который приводит к разрушениям различных технических систем.
Глава 4. Решение проблемы.
Флаттер наступает при определенной скорости полета, которую называют критической скоростью флаттера. Для каждой формы флаттера существует своя критическая скорость. Величина критической скорости флаттера в значительной степени зависит от распределения центра масс относительно центра жесткости и фокуса. При совмещении центров масс и жесткости флаттер невозможен (исчезает связь между изгибными и крутильными колебаниями). При совмещении центра масс и фокуса – исчезает момент от инерционных аэродинамических сил, закручивающих крыло. Также для борьбы с флаттером требуется установка балансировочных грузов в носке крыла ближе к его концам. Применимо и смещение двигателей вперед по полету. Топливо, размещенное в отсеках крыла, также влияет на критическую скорость флаттера. С увеличением высот полета критическая скорость флаттера возрастает.
Все это позволяет сделать вывод о том, что при строительстве мостов важны прочность и жесткость конструкции (приложение 12). Чем массивней техническое сооружение, тем оно надежней. Естественно, и дороже. А решение проблемы флаттера для самолетов конструкторы нашли в особенностях взаимного расположения всех частей судна и расчетов совмещения центров масс, тяжести и фокуса.
Исходя из всего вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что с резонансом каждый из нас сталкивается достаточно часто. Об этом явлении необходимо помнить в повседневной жизни, вздумав раскачаться на подвесном пешеходном мосту. Цель моей работы достигнута. Все поставленные задачи решены. Я узнала о таких явлениях как резонанс и флаттер, которые приводят к разрушению не только мостов, но и других объектов, например, самолётов. Моя гипотеза подтвердилась. Сначала я думала, что только явление резонанса является причиной разрушения мостов. Но в ходе работы над проектом выяснилось, что есть еще одна возможная причина – это явление флаттер. По мнению профессора Синюкова, именно флаттер послужил причиной нескольких катастроф при старте космических ракет, в том числе шаттла Челленджер 28 января 1996 года. Но причиной флаттера он назвал локальный геофизический резонанс. Информацию об этом я не так давно нашла в Интернете. А значит, это еще одна, пока чистая, страница моей работы. Продолжение следует…
Генденштейн Л. Э., Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б.Физика 9 класс.- М: Мнемозина, 2012.- 273с.
Загадка обрушения Египетского моста в Петербурге [Электронный ресурс] // Мастерок.жж.рф Хочу все знать – Режим доступа:https://masterok.livejournal.com/2987174.html
Материал из Википедии — свободной энциклопедии Резонанс [Электронный ресурс] // Википедия.- Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D1%81
5.Наука опровергла самый известный миф о том, почему рушатся мосты [Электронный ресурс] // КОНТ.- Режим доступа: https://cont.ws/@xxxmarinaxxx/650539
7. Общий толковый словарь русского языка [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://tolkslovar.ru/f1821.html
8. Материал из Википедии — свободной энциклопедии Флаттер [Электронный ресурс] // Википедия.- Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%82%D0%B5%D1%80_(%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F)
9. Галлай М.Л., Избранное в 2-х, Том 1, М., «Воениздат», 1990 г., с. 77-78.Источник: https://vikent.ru/enc/5443/
10. Файловый архив студентов [Электронный ресурс] // Студенческие работы. – Режим доступа: https://studfiles.net/preview/2219813/page:8/
Приложение 1 Приложение 2
Рисунок Египетского моста, 1905 год Строевской подвесной мост
Приложение 3 Приложение 4
Приложение 5 Приложение 6
Волгоградский танцующий мост
Приложение 7 Приложение 8
Механический резонанс Звуковой резонанс
Приложение 9 Приложение 10
Марк Лазаревич Галлай Опытный скоростной пассажирский самолет ЗИГ-1
Приложение 11 Приложение 12
Мост Акаси-Кайкё, Япония Модель пилона моста
