גשר מצר טקומה

גשר תלוי

גשר מצר טקומהאנגלית: Tacoma Narrows Bridge) הוא גשר תלוי שנמתח על 1,645.92 מטר מעל מצר טקומה, המהווה קטע של פיוג'ט סאונד, במדינת וושינגטון בארצות הברית. הגשר מקשר בין העיר טקומה, שנמצאת כ-70 קילומטר מדרום לסיאטל, ובין אזור גיג הרבור. הגשר הוא חלק מהכביש המדינתי מספר 16, שמחבר את כביש בין-מדינתי 5 לברמרטון.

גשר מצר טקומה
Tacoma Narrows Bridge
הגשר הכפול בשנת 2009 במבט מדרום. מימין הגשר הישן שנבנה ב-1950. משמאל הגשר החדש שנבנה ב-2007
הגשר הכפול בשנת 2009 במבט מדרום. מימין הגשר הישן שנבנה ב-1950. משמאל הגשר החדש שנבנה ב-2007
הגשר הכפול בשנת 2009 במבט מדרום. מימין הגשר הישן שנבנה ב-1950. משמאל הגשר החדש שנבנה ב-2007
מידע כללי
סוג גשר תלוי, גשר אגרה עריכת הנתון בוויקינתונים
כתובת טקומה עריכת הנתון בוויקינתונים
מיקום מצר טקומה, קטע של פיוג'ט סאונד, במדינת וושינגטון בארצות הברית
מדינה ארצות הברית עריכת הנתון בוויקינתונים
מפעיל משרד התחבורה של וושינגטון
הקמה ובנייה
תקופת הבנייה ? – 14 באוקטובר 1950 (נתיב למערב)
15 ביולי 2007 (נתיב למזרח)
תאריך פתיחה רשמי 2007 עריכת הנתון בוויקינתונים
מבנה גשר תלוי כפול
מידות
אורך 1,645.92 מטר מטר
גובה 57.15 מטר מטר
מידע טכני
מִפְתָּח מרבי 853.44 מטר
קואורדינטות 47°16′05″N 122°33′02″W / 47.268055555556°N 122.55055555556°W / 47.268055555556; -122.55055555556
לעריכה בוויקינתונים שמשמש מקור לחלק מהמידע בתבנית

קריסת הגשר המקורי

עריכה
סרטון המראה את התמוטטות הגשר
 
גשר מצר טקומה מתמוטט

גשר מצר טקומה היה גשר תלוי צר וארוך במיוחד – באורך כ-1,646 מטר. הגשר המקורי נפתח לתנועה ב-1 ביולי 1940. תוך זמן קצר התברר שאפילו רוחות חלשות מכניסות את הגשר לתהודה שהתבטאה בצורת תנודות לאורכו של הגשר. בזמן התנודות, חלקי הגשר עלו וירדו ויצרו "הרים" ו"עמקים" לסירוגין. אף על פי שהתנודות היו חזקות למדי, המומחים טענו שהגשר יחזיק מעמד.

ב-7 בנובמבר 1940, בשעות הבוקר, החל הגשר להתנדנד באופן שונה. הרוח לא הייתה חזקה במיוחד, ועוצמתה הגיעה רק ל-68 קמ"ש. הגשר החל להיכנס לתנודות פיתול, כך שבכל פעם צד אחד שלו (ימין או שמאל) עלה למעלה ואילו הצד השני נשאר למטה. בתנודות אלו, קו האמצע, לאורכו של הגשר, לא נע כלל. הגשר התנדנד בצורה זו במשך למעלה משעה, כשמשרעת התנודות הולכת וגדלה. מעט אחרי השעה 11 בבוקר, הגשר קרס לתוך המצר.

הגשר נסגר לתנועה כבר עם תחילתן של התנודות יוצאות הדופן. באותה עת הייתה על הגשר מכונית. האיש איבד שליטה על המכונית, יצא ממנה והחל להימלט, בעוד שהכלב של בתו, נשאר ברכב. פרופסור להנדסה וצלם שנקלעו למקום רצו לעבר המכונית וניסו להציל את הכלב, אך לא הצליחו לשכנע את הכלב לצאת מהרכב. הם עזבו את הגשר זמן קצר לפני הקריסה. מלבד הכלב, לא היו אבדות בנפש באירוע קריסת הגשר.

הסבר התופעה

עריכה

הגשר נכנס למצב של אי יציבות אווירודינמית הקרוי פרפור (אנ') (מכונה גם "רפרוף"[1]). רוח צידית שנעה בזווית נמוכה כלפי מעלה פגעה בגשר וגרמה לכוח עילוי. הכוח הביא לכך שצד אחד של הגשר החל להתרומם. כתוצאה מפעולת כוח העילוי והכוח האלסטי, שפעל בכיוון ההפוך, נוצרו תנודות באחד מהתדרים העצמיים של הגשר (כ-0.2 מחזורים בשנייה). התנודות גברו כתוצאה מפעולתה הרצופה של הרוח. בצורה זו נוצר משוב חיובי שהגביר את עוצמת התנודות, עד שהמבנה לא היה יכול לעמוד בהן והגשר קרס.

בספרי לימוד בפיזיקה לעיתים קרובות ההתמוטטות מוצגת באופן מוטעה כתהודה מכנית פשוטה. הטעות בהצגה זו היא שתהודה קלאסית תלויה בכוח חיצוני מחזורי בתדירות ששווה לאחת התדירויות העצמיות של המערכת. בהתמוטטות הגשר הכוח המניע הוא הרוח, שאינה מחזורית. הצימוד של הרוח למערבולות שיוצרת תנודת הגשר הוא שיצר את הכוח המחזורי בפועל.[2]

גשר חדש ובעיות תנועה

עריכה

הגשר הוקם מחדש ב-1950, לאחר שהתכנון החדש נבדק באוניברסיטת וושינגטון. במשך השנים מאז בניית הגשר, אוכלוסיית האזור גדלה מהר. כתוצאה מכך, הכביש הגיע לקיבולת המקסימלית של מספר כלי הרכב. כדי להקל את עומסי התנועה, תשתית הכביש שודרגה בשנת 1984. בשנת 1998 הוחלט לבנות גשר נוסף בצד המערבי של הגשר הנוכחי. גשר זה הוא גשר אגרה ומשמש את הנוסעים לכיוון מערב. הגשר החדש נפתח ב-15 ביולי 2007.

קישורים חיצוניים

עריכה

הערות שוליים

עריכה
  1. ^ תקן מכון התקנים 414 על עומסי רוח
  2. ^ Robert H. Scanlan, Resonance, Tacoma Narrows Bridge Failure, and Undergraduate Physics Textbooks, American Journal of Physics, 59, p.118–24 (1991) doi 10.1119/1.16590