Tacoma Bridge

Když se řekne „good vibes“, většina z nás si automaticky představí něco hodně pěkného. Ne všechny vibrace jsou ovšem žádoucí, a někdy dokonce mohou vést ke katastrofě. Své o tom vědí stavitelé, pro něž je zřícený most přes soutěsku u města Tacoma (stát Washington, USA) odstrašujícím příkladem.

Ocel je pevný a pružný materiál. Vydrží velká napětí v tahu, ale při namáhání se ocelové součásti staveb a strojů deformují. Podobně jako se může rozkmitat pružná struna na hudebním nástroji působením smyčce, může se rozkmitat i napnuté ocelové lano působením větru. Stejně jako struna, i lano bude kmitat s určitou vlastní frekvencí, která je dána jeho délkou, hmotností a napínací silou.

Ihned po jeho postavení v roce 1940 bylo zřejmé, že s mostem u Tacomy není něco v pořádku. Při větrném počasí totiž mostovka nebezpečně vibrovala a bylo jen otázkou času, kdy bude foukat dostatečně silně a tělo mostu se rozláme. Ukázalo se, že vlastní frekvence kmitání lan, na nichž byl most zavěšen, nebyly náhodné, ale tvořily násobek frekvence, s níž mohlo kmitat samotné tělo mostu.

Jev rezonance, kdy pravidelným působením malého podnětu se správnou frekvencí lze rozvibrovat obrovský předmět, byl ve fyzice znám již dlouho. Díky němu mohou hrát dechové hudební nástroje mnohem hlasitěji než třeba smyčcové nebo školení zpěváci, kteří dokáží využít rezonance v tělních dutinách, zpívají hlasitěji než zpěváci amatérští.

Cílem této aktivity je popsat kmitání mostu. Nejdříve se podívejte na celé video.

Botafumeiro

Botafumeiro je jeden z nejslavnějších a nejznámějších symbolů katedrály v Santiagu de Compostela (Španělsko). Je to obrovská kadidelnice, která je zavěšena na soustavě několika kladek v hlavní kupoli katedrály a je rozhoupávána směrem do bočních lodí. K uvedení kadidelnice do pohybu je potřeba osmi mužů. Její hmotnost je 53 kg, měří 1,50 m a délka závěsu je 20 m. Při svém pohybu se pohybuje opravdu rychle!

Botafumeiro je používáno k liturgickým účelům. Podobně jako kadidelnice v jiných chrámech, i houpající se Botafumeiro naplní kouřem z kadidla celý chrám. Kouř stoupající lodí katedrály symbolizuje vzestup modliteb poutníků k Bohu.

Z fyzikálního pohledu se jedná o obrovské kyvadlo, jehož délka závěsu se může měnit. Zajímavé je jednak rozhoupávání, jednak samotné kývání. Podívejte se na následující video a pokuste se najít odpovědi na otázky.

Mechanické hodinky

Dokument 1 – John Harrison

Převzato z https://en.wikipedia.org/wiki/John_Harrison

John Harrison (1693–1776) was a self-educated English carpenter and clockmaker who invented the marine chronometer, a long-sought-after device for solving the problem of calculating longitude while at sea.

Harrison's solution revolutionized navigation and greatly increased the safety of long-distance sea travel. The problem he solved was considered so important following the Scilly naval disaster of 1707 that the British Parliament offered financial rewards of up to £20,000 (equivalent to £3.22 million in 2022) under the 1714 Longitude Act.

Dokument 2 – Princip hodinek na pružinu

Pusťte si následující video v angličtině (5:13) a pokuste se identifikovat základní funkční součásti hodinek.