HIỆN TƯỢNG KHÍ ĐÀN HỒI(AEROELASTICITY)

HIỆN TƯỢNG KHÍ ĐÀN HỒI(AEROELASTICITY)

trong cuộc sống chúng ta hiện tượng khí đàn hồi luôn là một trong những nguyên nhân gây đổ vỡ nhiều công trình( cầu đường, nhà cao tầng, máy bay...) do đó đây là một vần đế hết sức đáng lưu tâm cho nhiều ngành nghề, bản thân nó cũng là một hiện tượng vật lý. box này là nơi chia sẽ và học hỏi về hiện tượng thú vị này!

thực tế là đã từng sập nhà và gãy cầu gây ra do sức gió(ko phải gió bão) mà chỉ là do dao động đàn hồi. trên máy bay thì cánh cũng là nạn nhân của hiện tượng naỳ, bác nào quan tâm thì cùng nhau xây dựng box này nhá!



up 1 số hình lên để minh họa!

Hiện tuợng cây cầu (Golden Gate cũ) ở Mỹ bị gẫy đổ, (sau này mới tìm ra nguyên nhân) là do tần số riêng của nó trùng với tần số của hạ âm do gió thổi qua các dây treo cầu tạo ra, vì vậy nó đã tạo ra hiện tuợng cộng huởng, làm cho cầu bị uốn vặn mỗi khi có gió lớn. Trong truờng hợp giớ lớn kéo dài , hiên tuợng công huởng sẽ tích tụ năng luợng, làm cho biên độ giao động tăng lên đến một lúc nào đó cầu không chịu nổi sẽ gẫy đổ. Sau này để khắc phục, nguời ta tạo những lỗ trống ở dầm cầu để làm thay đổi tần số riêng của cầu, từ đó cầu không bị gẫy nữa. Đây là hiện tuợng cộng huởng hoặc hiện tuợng phách (trong âm học) chứ không phải do khí đàn hồi hay áp suất gì cả.

Lần đầu tiên tôi nghe thấy hiện tượng khí đàn hồi. Nhưng chuyện cầu gẫy hay cánh máy bay bị rơi ra thì chắc nhiều người được nghe. Theo tôi cây cầu gẫy là do gió thổi làm lắc cầu và khi tần số lắc trùng với tần số dao động nội tại của bản thân cây cầu xẩy ra cộng hưởng và biên độ dao động sẽ tăng vọt làm cầu gẫy. Trong cuộc sống hằng ngày chắc mỗi người vẫn hay gặp hiện tượng cộng hưởng.
Các cánh quạt lớn, máy bay chắc cũng cùng một cách giải thích. Chỉ có điều tôi chưa rõ là tại sao gió thổi vào nhiều thứ lại tạo dao động. Một ví dụ đơn giản là tại sao lá cờ lại bay phần phật mà không duõi thẳng ra khi có gió?

Hơ hơ... Em theo ngành cầu đường mấy năm rồi, hiện nay không nợ nhà trường môn nào, mà vẫn chưa nghe có hiện tượng "khí đàn hồi" nào làm sập cầu cả.
Cũng có thể các thầy trường em không biết, nhưng trong sách vở cũng chưa thấy nói.
Còn về mấy cái cầu sập trong ảnh, đúng như bác binh000 và bác haidelft nói, là do tần số dao động riêng của cây cầu trùng với tần số lực kích thích, do đó xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Cái này thì tính toán được. Đối với các kết cấu đơn giản có thể dùng công thức tính chu kì trực tiếp, với các kết cấu phức tạp có nhiều bậc tự do (như cầu dây võng ở trên chẳng hạn) phải dùng các phương pháp tính khác như phương pháp Phần tử hữu hạn để tính chu kì riêng, liên quan đến bài toán tìm trị riêng và vectơ riêng và phải giải bằng máy tính. Theo quy trình cũ về cầu cống, tần số dao động của cầu phải khống chế ở mức từ 0.3 đến 0.7s. Sau này do thành phần xe đồng nhất hơn nên quy trình kiểm định khống chế ở mức 0.45 đến 0.6s.
To bác haidelft: Gió là 1 hiện tượng khí động học, cường độ gió thay đổi theo thời gian chứ không bằng hằng số. Tuỳ theo vùng mà cường độ, tần số giật của gió khác nhau. Mình đứng quay mặt về hướng gió vẫn nhận thấy gió thổi mạnh yếu khác nhau đúng không bác?

Các cánh quạt lớn, máy bay chắc cũng cùng một cách giải thích. Chỉ có điều tôi chưa rõ là tại sao gió thổi vào nhiều thứ lại tạo dao động. Một ví dụ đơn giản là tại sao lá cờ lại bay phần phật mà không duõi thẳng ra khi có gió?
[/quote]
________________________________________________________
Hiện tuợng lá cờ bay phần phật cũng đơn giản thôi.
Mới đầu do gió thổi vào bề mặt lá cờ , nâng nó lên. Đến khi lá cờ đã duỗi thẳng ra thì gió không thể thổi vào bề mặt nó đuợc nữa. Do không có lực nâng nên trọng luợng của lá cờ kéo nó đổ xuống, khi nó đã đổ xuống thì gió lại có bề mặt để thổi vào, nâng lên. Do đó lá cờ cứ đuợc nâng lên, đổ xuống thành ra chúng ta thấy nó uốn luợn , bay phần phật trong gió.

@ Bác binh000: Theo em phải liên quan đến tính chất không đều của gió chứ bác, đúng là do trọng lượng và gió gây ra hiện tượng "phần phật này, nhưng nếu gió đều thì lá cờ sẽ đạt được trạng thái cân bằng, lúc này lực nâng của gió cân bằng với trọng lực của lá cờ thì còn gì là "phần phật" nữa? Tất nhiên là quá trình trên diện ra khá lâu để tiêu tán dần năng lượng nhưng có thể xảy ra, đúng không?

Đúng là gió không đều thì cờ phần phật nhiều hơn. Nhưng nếu gió mạnh và đều thì vẫn có hiện tuợng phần phật, vì nếu lá cờ ngay đuỗn ra thì nó sẽ nấp sau cột cờ và chẳng có lực nào nâng nó cả suy ra nó sẽ rớt xuống, và nếu nó bắt đấu rớt thì đã ló mặt ra truớc luồng gió rồi, vì vậy cờ vẫn phần phật nhưng ít hơn.

Thống nhất, không muốn bàn thêm nữa!

Thanh kiu các bác. Cái cờ chỉ là một ví dụ thôi, còn bao nhiêu thứ khác cũng dao động khi có luồng khí đi qua. Chẳng hạn như cái dăm trong kèn đồng nó cũng rung lên khi ta thổi và tạo âm thanh, và dây thanh đới của người nữa. Có lẽ tôi cũng gần hiểu cái khái niệm ''khí đàn hồi'',. Các dao động do luồng khí gây ra thì đều liên quan tới hiện tượng ''khí đàn hồi'' đúng không nhỉ (chắc là một từ trong chuyên môn hàng không).