塔科馬狹橋倒塌之謎

從前，在美國塔科馬有一座著名的狹橋。這座橋在施工時發生過擺動。不時的振動使修橋工人感到眩暈。橋竣工通車后，搖擺得更加厲害。它吸引了不少遠方客人駕車到此一游，為的是尋求刺激，嘗嘗汽車駛過搖搖晃晃的狹橋時的滋味。在某些日子里，橋身上下振幅竟達1.5米，使得駕駛員看不見在他前面行駛的汽車。

有一天早上，橋突然停止振動，不一會兒它便瘋狂地扭轉振動起來。30分鐘后，第一塊橋面開始墜入水中，接著有200米長的路面斷開，然后振動停止了幾分鐘，最后又發生新的振動，將殘留的橋面全部掀到水里。事后，人們對狹橋的設計找不出可以指責的地方，因為那時人們對于吊橋的空氣動力學特性知道得很少。這場災難在當時說來是屬于不可預測的(或稱不可抗拒的)，但它對以后的大橋設計影響頗大。

出事那天的風并不特別大，但因為橋在風的作用下產生了共振，振幅不斷增大，直至將狹橋破壞。風是怎樣作用在橋上的呢?為什么相當均勻的風，會使橋產生脈沖式的振動，然后變為扭轉振動呢?

研究的結果表明，是橋上豎直方向的結構板引起了橋的振動。它對風的阻力很大，風被擋之后，大量的氣流便從結構板上方經過，然后壓向橋面。由于風吹過的氣流不斷地被屈折而使速度增加。所以在豎直結構板上方和下方的壓力降低(比努利定律)。如果總是從板的正前方吹來，那倒不要緊，因為上下方的壓力降低會互相抵消。但是，如果風的方向不停地變換的話，壓力就會不斷變化。這一壓力差作用在整個橋面上，并因擋風的豎直結構板產生的渦流而得到增強，結果橋就開始振動。與此類似的情況，是電話線在壓力差的渦流的作用下會產生嘯聲。