Задача по физике Группа из тысячи спортсменов идут спортивной ходьбой с частотой 210 шагов в минуту по определённому маршруту. Маршрут проходит через подвесной мост. Есть ли риск обрушения моста, если все спортсмены будут идти нога в ногу? Если да, как можно это предотвратить? Собственная частота колебаний моста 3,5 Гц.
Да, есть риск обрушения моста, если все спортсмены будут идти нога в ногу с частотой, совпадающей со собственной частотой колебаний моста. В данном случае частота шагов спортсменов составляет 210 шагов в минуту, что эквивалентно:
Эта частота совпадает с собственной частотой колебаний моста (3,5 Гц), что может вызвать резонанс. Резонанс приводит к значительным колебаниям конструкции моста, что может привести к его повреждению или обрушению.
Чтобы предотвратить эту потенциальную опасность, можно предпринять следующие меры:
Шаги спортсменов на разных ритмах: Организовать спортсменов так, чтобы они шли с различными частотами шагов, чтобы избежать резонанса. Например, можно установить правило, что половина бегунов идет через один шаг, а остальные через каждый шаг или менять ритм шагов.
Формирование групп: Спортсмены могут идти группами с небольшими интервалами между ними, чтобы не создавать одной синхронизированной силы, которая могла бы привести к резонансу.
Смена маршрута: Если это возможно, можно изменить маршрут, чтобы избежать прохождения через мост, в котором наблюдается высокая вероятность резонанса.
Установка временных ограничений: Если есть возможность, можно временно ограничить движение группы спортсменов по мосту в определенные временные интервалы, когда вероятно, что они могут совпасть с частотой собственного колебания моста.
Применение данных мер может существенно снизить риск резонанса и обеспечить безопасность спортсменов.
Да, есть риск обрушения моста, если все спортсмены будут идти нога в ногу с частотой, совпадающей со собственной частотой колебаний моста. В данном случае частота шагов спортсменов составляет 210 шагов в минуту, что эквивалентно:
[
\frac{210 \text{ шагов}}{1 \text{ минута}} \times \frac{1 \text{ минута}}{60 \text{ секунд}} = 3,5 \text{ Гц}
]
Эта частота совпадает с собственной частотой колебаний моста (3,5 Гц), что может вызвать резонанс. Резонанс приводит к значительным колебаниям конструкции моста, что может привести к его повреждению или обрушению.
Чтобы предотвратить эту потенциальную опасность, можно предпринять следующие меры:
Шаги спортсменов на разных ритмах: Организовать спортсменов так, чтобы они шли с различными частотами шагов, чтобы избежать резонанса. Например, можно установить правило, что половина бегунов идет через один шаг, а остальные через каждый шаг или менять ритм шагов.
Формирование групп: Спортсмены могут идти группами с небольшими интервалами между ними, чтобы не создавать одной синхронизированной силы, которая могла бы привести к резонансу.
Смена маршрута: Если это возможно, можно изменить маршрут, чтобы избежать прохождения через мост, в котором наблюдается высокая вероятность резонанса.
Установка временных ограничений: Если есть возможность, можно временно ограничить движение группы спортсменов по мосту в определенные временные интервалы, когда вероятно, что они могут совпасть с частотой собственного колебания моста.
Применение данных мер может существенно снизить риск резонанса и обеспечить безопасность спортсменов.