Dalam catatan blog ini, kita akan melihat salah faham dan kebenaran yang mengelilingi punca runtuhnya Jambatan Narrows Tacoma, dan perbezaan antara resonans dan flutter.
Jika anda berminat dengan sains, anda mungkin pernah mendengar istilah saintifik "resonans" sekurang-kurangnya sekali. Resonans ialah fenomena di mana amplitud dan tenaga meningkat apabila daya luaran dengan frekuensi yang serupa dengan frekuensi semula jadi ciri objek digunakan. Memandangkan resonans ialah fenomena yang biasa dilihat dalam radio dan televisyen dalam kehidupan sebenar, ramai pelajar mungkin mempunyai banyak peluang untuk menemuinya dalam buku sains, artikel dan kelas. Walau bagaimanapun, resonans bukan sekadar contoh harian. Terdapat kes di mana peristiwa tertentu telah diputarbelitkan untuk masa yang lama disebabkan oleh maklumat yang salah, dan contoh biasa ialah Tacoma Narrows Bridge runtuh pada tahun 1940.
Saya ada soalan untuk awak. Pernahkah anda melihat video jambatan yang bergoyang dan kemudian runtuh dalam artikel atau kelas itu? Jika ya, kebanyakan orang akan mengetahui bahawa jambatan itu runtuh akibat resonans yang disebabkan oleh angin. Ini pernah diterima sebagai teori rasmi, dan banyak buku teks fizik dan buku berkaitan telah menerangkannya seperti itu. Tetapi kebenarannya berbeza. Jambatan Tacoma Narrows tidak runtuh kerana resonans.
Jambatan Tacoma Narrows ialah jambatan gantung sepanjang 850 meter yang merentangi Tacoma Narrows di Washington, Amerika Syarikat, dan telah siap pada 1 Julai 1940. Jambatan itu dikatakan telah direka bentuk dan dibina mengikut piawaian tertinggi pada masa itu dan direka untuk menahan angin kencang 53 meter sesaat. Bagaimanapun, empat bulan kemudian, pada November, jambatan itu runtuh akibat kelajuan angin 19 m/s yang bertiup sejak pagi. Pada masa itu, ramai orang terkejut bahawa jambatan itu runtuh pada kelajuan angin yang kurang daripada satu pertiga daripada had yang direka, dan puncanya adalah fenomena resonans yang berlaku apabila angin dan frekuensi semula jadi jambatan itu bertepatan. Walau bagaimanapun, ini adalah tafsiran saintifik yang salah.
Pada masa kejadian, tiada resonans di Jambatan Tacoma Narrows. Resonans berlaku apabila daya luaran frekuensi tertentu terus digunakan pada objek. Sebagai contoh, apabila anda menolak ayunan mengikut masa dengan daya yang anda gunakan semasa anda berada di atasnya, ayunan itu menjadi lebih tinggi. Resonans hanya berlaku apabila daya luaran dikenakan pada frekuensi tertentu. Bagaimanapun, angin pada hari Jambatan Tacoma Narrows runtuh bertiup pada kelajuan tetap, jadi tidak ada kemungkinan resonans.
Punca keruntuhan Jambatan Tacoma Narrows bukanlah resonans, tetapi fenomena flutter aerodinamik. Flutter adalah fenomena di mana getaran tidak stabil berlaku dalam struktur disebabkan oleh aliran udara, yang boleh menjadi fenomena berbahaya, terutamanya dalam struktur panjang seperti jambatan. Pada masa itu, Jambatan Tacoma Narrows mempunyai panjang 850 meter, tetapi lebar jalan dua lorong itu sempit dan nipis dari segi struktur, menjadikannya mudah bergoyang ditiup angin. Pada hari runtuhnya, terdapat angin yang cukup untuk mengayunkan jambatan di Selat Tacoma, dan jambatan itu mula membengkok ke atas. Gabungan kuasa angin, ketegangan jambatan itu sendiri, dan graviti menyebabkan jambatan itu berayun dari sisi ke sisi dengan peningkatan getaran. Akhirnya, jambatan itu runtuh di bawah berat getaran ini.
Selepas Jambatan Tacoma Narrows runtuh, kejadian itu menyebabkan perubahan besar dalam komuniti saintifik dan kejuruteraan. Penyelidikan aerodinamik telah dijalankan untuk mengelakkan kemalangan yang serupa, dan ini membawa kepada penubuhan piawaian baharu untuk reka bentuk jambatan. Sepuluh tahun kemudian, Jambatan Tacoma Narrows dibuka semula dengan reka bentuk yang lebih baik dan struktur kekuda. Struktur kekuda direka untuk membolehkan angin melalui struktur jambatan, yang menjadikan jambatan lebih tahan terhadap getaran yang disebabkan oleh angin. Insiden ini juga memberi kesan besar pada reka bentuk jambatan gantung lain, dan jambatan yang kemudiannya dibuka direka bentuk untuk lebih selamat, mengambil kegagalan Jambatan Tacoma Narrows sebagai pengajaran.
Runtuhan Jambatan Tacoma Narrows bukan sahaja menjejaskan kejuruteraan jambatan. Penyelidikan mengenai flutter juga telah aktif dalam sektor penerbangan. Apabila kekibaran berlaku dalam kapal terbang berkelajuan tinggi, sayap bergetar dengan kuat akibat aliran udara, yang boleh meletakkan pesawat dalam bahaya yang serius. Untuk mengelakkan ini, kajian struktur telah dijalankan untuk mengehadkan kelajuan kapal terbang dan mengurangkan kekibaran. Selepas insiden Jambatan Tacoma Narrows, banyak teknologi kejuruteraan berkembang dan mempunyai kesan yang ketara ke atas reka bentuk jambatan dan pesawat moden.
Menjelang tahun 1999, saintis telah mengenal pasti dengan betul punca jambatan runtuh, menjelaskan salah tanggapan bahawa Jambatan Tacoma Narrows runtuh akibat resonans. Walau bagaimanapun, banyak buku teks fizik dan bahan berkaitan masih menjelaskan kejadian ini berkaitan dengan resonans. Runtuhan Jambatan Narrows Tacoma kekal sebagai kes sejarah yang penting, tetapi punca runtuhan itu sering disalah nyatakan. Jika seseorang berada di bawah tanggapan yang salah bahawa Jambatan Tacoma Narrows runtuh akibat resonans, mengapa tidak membebaskan mereka daripada tuduhan palsu selama 60 tahun dan memberitahu mereka perkara sebenar?
