La física de los puentes

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El puente que podéis ver en el mapa interactivo que abre la entrada de hoy esta construido en la ciudad de Volgogrado, antigua Stalingrado, cruza el Río Volga, fue inaugurado en 2009 y tiene 1.260 metros de longitud. Si cotilleáis en el mapa que os he puesto veréis que en la antigua Stalingrado no abundan los puentes precisamente, podéis encontrar otro que cruza el Volga a través de una represa hidroeléctrica unos kilómetros más al norte. Esa represa era hasta 2009 la única manera de cruzar el Volga en toda la región el cual como podéis ver es un río bien ancho... bueno, la represa era la única opción exceptuando el ferry y la opción a nado.

Pues bien, los "Volgogradenses" ya se pueden dar con un canto en los dientes por seguir contando con puente tras ver el vídeo superior de su puente sobre el Rio Volga retorciéndose como un gusano en Mayo del año pasado. Por difícil que pueda parecer esa mole de más de un kilómetro de longitud construida en acero y hormigón se puede mover como la gelatina simplemente con un poquito de mala suerte y un poquito (no necesariamente muchito) de viento lateral. La explicación a este fenómeno es sencilla y tiene una base física importante. El puente en el vídeo está siendo azotado por el viento y ha entrado en vibración. El que el puente entre en vibración no tiene porque ser extremadamente malo pero la cosa se puede agravar si las vibraciones alcanzan una frecuencia cercana a los modos normales de vibración del puente. El modo normal es un patrón de movimiento en el que todas las partes de la estructura se mueven con la misma frecuencia. Un modo normal de vibración de un puente podría ser como en la siguiente imagen:

Esta entrada no pretende dar ninguna clase de física sobre los modos normales de vibración, para ello ya tenéis ESTE estupendo artículo en la Wikipedia, no obstante solo tenéis que tener clara una cosa: las vibraciones en frecuencias normales o naturales son las grandes enemigas de los puentes y pueden tirarlo abajo, así, literalmente. Y si no que se lo digan a los habitantes de la ciudad norteamericana de Tacoma, los cuales asistieron en 1940 al espectáculo que acabó con el recién estrenado puente sobre el Tacoma Narrows sumergido en el Tacoma Narrows (AQUÍ en Google Earth el puente sobre el Tacoma Narrows Reloaded). Para nuestra suerte ese fenómeno quedó debidamente documentado en el siguiente vídeo que no tiene desperdicio, simplemente prestad atención a como el puente alcanza un modo normal de vibración y pasado un tiempo dice byebye:

El que un puente vibre no es tan extraño, de hecho los puentes vibran permanentemente, simplemente deben de ser diseñados para minimizar la posibilidad de entrar en su modo normal de vibración no vaya a ser que la obra que tanto costó acabe por los suelos como en Tacoma. Precisamente hace poco vi este otro vídeo de un puente en Noruega entrando en frecuencias cercanas a los modos naturales de vibración:

Imaginad, al igual que el viento es capaz de producirlos los pisotones acompasados de 2.000 soldados también puede hacerlo. Precisamente para que no entren en modos normales de vibración los pelotones de infantería deben de romper el paso antes de sobrepasar uno de ellos. Por cierto, que según reza ESTA noticia de Ria Novosti el puente fue cerrado para su reparación y a día de hoy parece seguir en pie.