Marssimalla silta rikki?

jos sillan huojumis taajuus passaisi marssirivistön tahtiin.. silta huojuu kyllä uhkaavasti. Mutta alkaessaan hajota sillan taajuus laskee, jolloin lopullinen hajoaminen on epätodennäköistä..
Yleensäkkin puiset sillat kestää melkoista rynkytystä ja lisäämällä hankilöitä sillalla niin massa laskee taajuutta, joten ei siltoja marssimalla saada hajalleen.. jos pystyy, niin yksi ihminen saa hetkuttamalla saman aikaan säädellessään hetkutus taajuutta. ja kyseessä silloin joku tilapäinen teline.

Arvelen että sillan rikkominen marssimalla voisi onnistua ainakin kevytrakenteisen sillan tapauksessa.

Pohjimmiltaan kyse on siitä pystytäänkö siltaan siirtämään riittävästi energiaa jotta sen rakenne murtuu. Tahdissa marssiva joukko-osasto siis siirtää energiaa siltaan ja tämä energia varastoituu sillan värähdysliikkeeseen. Siltarakenteen sisäinen vaimennus puolestaan muuttaa värähdysliikkeen energiaa lämmöksi vaimentaen värähtelyä. Eli jos sillalle mahtuu yhtäaikaisesti riittävän monta marssijaa jotta heidän siltaan välittämä teho ylittää siltarakenteen sisäisen vaimennuksen, kasvaa sillan värähdysliike kunnes osasto on ylittänyt sillan tai silta sortuu.

Suuren kantavuuden omaaville silloille, kuten maantiesillat, tuskin mahtuu tarpeeksi montaa marssijaa jotta värähdysliike voisi kasvaa merkittävästi. Kevytrakenteisilla silloilla, kuten kevyen liikenteen väylillä, kantavuus on niin alhainen että komppanian, tai jopa vain joukkueenkin suuruinen osasto voi saada sen värähtelemään voimakkaasti. Tälläinen silta voi hyvinkin sortua jos esim. pataljoona marssii sen yli. Tietysti sillä edellytyksellä että porukka pysyy tahdissa villisti kieppuvalla sillan kannella. :)

Myth busterssit tekee noita kokeitaan usein ihan vituilleen( jäädytetty kana tuulilasiin, raketti-auto.... ) , kun eivät joko tiedä asioista tai sitten eivät viitsi tehdä kokeitaan kunnolla.

Huomasin tuosta silta-jutusta nyt ainakin pari ongelmaa. Silta ei ollut tuettu päistään, vaan päät pääsivät vaappumaan vapaasti. Tämä vaikuttaa ainakin siihen, että seisovaa aaltoliikettä ei syntynyt, kuten ilmeisesti todellisuudessa tapahtuisi. Silta oli myös niin lyhyt, että sen ominaistaajuus on suurempi kuin oikean sillan ja testilaitteisto ei missään vaiheessa tuottanut paljonkaan korkeampaa värähtelyä kuin normaalit marssijat.

Sillan ominaistaajuuden selvittäminen ja päiden tukeminen olisivat välttämättömiä, jotta tällainen testi olisi lähelläkään todellisuutta.

Eikö kokeessa ollut vain yksi pistekuorma keskellä siltaa, kun todellinen joukkue jakautuu laajemmalle alueelle? Lisäksi käytetty nukke ei marssinut vaan heilutteli painoja. Silta oli todellisuuden pienennös, eli malli. Tämän johdosta fysiikka ei ole enään sama kuin oikeissa mittakaavoissa ja massoissa yms. Jouduttaisiin soveltamaan erilaisia mallilakeja lopputulokseen. Myöskin sillan suhteellinen vahvuus on kysymysmerkki.

Edellisten seikkojen johdosta mm. lentokoneteollisuus joutuu tekemään vaikeita laskelmia mallikokeiden jälkeen taikka vaihtoehtoisesti kokeilemaan 1:1 mallilla, jotta lopputuloksilla olisi mitään käyttöarvoa todellisuudessa. Koon muuttuminen vaikuttaa varsin yllättävästi eri asioiden fysikaaliseen maailmaan ja käyttäytymiseen. Vertaa vaikka hyttysen, ihmisen ja norsun jalan suhteellisen paksuuden tarve. Jos ihmisen pienentäisi hyttysen kokoiseksi taikka suurentaisi norsun kokoiseksi, niin ihminen ei olisi enää toimintakykyinen, koska koon muutos muuttaa myös fysiikkaa oleellisesti, eikä muutos ole esimerkiksi koon suhteen lineaarinen.

Kannattaa tutustua erilaisten mallikokeiden teoriaan ymmärtääkseen asian paremmin.

Hajoaa, tyypistä riippuen.

Parasta antaa tähän esimerkki aluksi. Eli London Millenium kävelysilta. Avattiin 1999 ja osoittaa ettei edes perusfysiikka ja insinööritaito vielä tiedä (tai oikeammin, pysty ottamaan huomioon) kaikkea.

Eli silta heilui sivusuunnassa, kuin käärme, muttei aina.
Se heilui jos oli kohtuullinen tuuli ja sillalla riittävästi ihmisiä yhtä aikaa.
Muulloin, edes todella kovalla tuulella, tai tyynellä silta täynnä ihmisiä, se ei heilunut tippaakaan.

Lopulta arkkitehdit keksivät syyn. Kun tuuli oli sopiva, sen turbulenssi aiheutti juuri ja juuri havaittavaa heiluntaa. Tästä ei ollut mitään haittaa ja se oli laskelmissa, mutta mitä laskelmissa ei ollut, oli mitä ihminen tekee tuollaisella pinnalla.

Hän nimittäin ottaa leveämmän haara-asennon, kuin normaalisti ja korjaa heiluntaa siirtämällä painoaan toiseen suuntaan. Ihan automaattisesti.
Tästä tietenkin seuraa, että ihmisen jalkapohjista lähtee heilunnan suuntaan voima, joka tarpeeksi monella kerrottuna nostaa heilunnan amplitudia. Ja kun silta heilahti toiseen suuntaan, ihmiset korjasivat painopistettään toiseen suuntaan ja taas...
Lopulta silta heilui niin paljon, että ihmiset oksentelivat ja se oli pakko sulkea, kunnes vastaus keksittiin ja siltaan asennettiin vaimentimet.

Samanlainen ilmiö toistuu marssivilla sotilasosastoilla. Eli jos yksi askel saa sillan painumaan alaspäin, niin seuraavan askeleen osuessa tasan yhden jakson jälkeen alas, se lisää amplitudia taajuuteen (eli työntää jo alaspäin menossa olevaa siltaa edellään). Eli kyllä se huojua voi.

Mutta riippusiltaa tai teräs- tai puusiltaa ei saa hajalle näin. Irtoesineet, esim lankut, voivat kyllä pomppia ylös-alas, mutta ne palaavat aina alas ja toisiinsa kiinni. Lisäksi useat nykyaikaiset sillat on mitoitettu niin raskaille kuormille, että niille pitäisi astua enemmän sotilaita tahdissa, kuin niille mahtuu, jotta tulisi vaurioita. Ei Millenium kävelysiltakaan vaurioitunut siinä rytäkässä. Eli ne voivat huojua, mutteivat romahda.

Mutta yksi siltatyyppi tulee alas niin että rytisee, eli kivisilta. Sellainen ei kestä amplitudiltaan vahvistuvaa taajuutta, kuten jo roomalaiset tiesivät, kieltäessään legioonalaisiaan kävelemästä tahdissa sillan yli, jotka kaikki olivat holvattuja.

Kyse on siitä, että kivisiltaa pitää ylhäällä holvi. Ja holvi pysyy pystyssä vain ja ainoastaan avain-, eli huippukiven ansiosta. Kun amplitudiltaan vahvistuva taajuus on riittävä, kaikki kivet sillassa 'hyppivät' yhtä aikaa, eli ne irtoavat toisistaan. Huippukiven irrotessa holvi lakkaa kestämästä edes omaansa, saati sitten sillan ja sotilaiden painoa ja siinä on 13. Legioona uimasillaan.

Saman huomasivat rautatieläiset 1800-luvun ensipuoliskolla. Holvattu kivisilta kesti painoa kyllä miten tahansa, mutta tiettyä nopeutta se ei kestänyt.
Kyse oli siitä, että kun junassa kuuluu se tsak-tsak-tsak ääni, niin junan pyörät osuvat raiteiden yhtymäkohtiin -> Kun sen taajuus on oikea amplitudi kasvaa -> Amplitudi kasvaa niin sillassa alkavat kivet liikkua -> Siellä on Flying Scotchman vallihaudassa.

Eli Myytinmurtajat yrittivät hajoittaa VÄÄRÄNLAISEN sillan. Mikä tahansa heiluu, mutta holvattu hajoaa.

Myth Busters sarja on hauska hupiohjelma ja koejärjestelyiden tarkoitus olla hauskoja.