Почему железнодорожные мосты "поют" на ветру

Если вы когда-нибудь оказывались рядом с железнодорожным мостом в ветреную погоду, то могли заметить странный, почти музыкальный гул. Иногда он напоминает низкое "гудение", иногда — протяжную мелодию. В народе это называют "песней моста". Но откуда она берётся?

Музыка из стали

Мосты — это не только массивные конструкции из металла и бетона. С инженерной точки зрения, они ещё и гигантские резонаторы. Когда сильный ветер проходит через балки, пролёты и перила, он вызывает их колебания. Если скорость ветра и размеры конструкции "совпадут" по частоте, возникает эффект резонанса — тот самый момент, когда конструкция начинает звучать.

Эффект Эола

Это явление известно ещё с античных времён и называется "эффектом Эола" (в честь древнегреческого бога ветра). Его можно сравнить с игрой на флейте или бутылке: поток воздуха заставляет полость или поверхность вибрировать, создавая звук. В случае мостов роль "инструмента" играют металлические балки и тросы.

От гула до свиста

Тип "песни" зависит от:

• формы конструкции (решётчатая, арочная, подвесная),

• скорости и направления ветра,

• температуры металла (зимой звук может быть более звонким),

• состояния поверхности (ржавчина, краска и даже наледь влияют на тон).

Зимой или поздней осенью звуки часто становятся чище, потому что холодный воздух плотнее и лучше передаёт вибрации.

Почему это безопасно (почти всегда)

Для большинства современных мостов эти колебания не опасны: инженеры учитывают ветровые нагрузки при проектировании. Однако в истории есть редкие случаи, когда резонанс от ветра приводил к повреждениям конструкций — самый известный пример — обрушение моста Такома в США в 1940 году.

Сезонный акцент

В конце лета и начале осени погода часто меняется: тёплые дни чередуются с порывистым ветром. Это идеальное время, чтобы во время поездки на поезде или прогулки по набережной "поймать" момент, когда мост запоёт.

"Пение" мостов — это не мистика, а наглядная демонстрация того, как физика превращает металл в музыкальный инструмент. И в следующий раз, услышав этот звук, вы будете знать: это поёт ветер, играющий на струнах инженерного гения.