Нижегородский ученый разгадал важный для всего человечества секрет

Профессор Волжского государственного университета водного транспорта Владимир Белых вместе со своим сыном — профессором Университета штата Джорджия (США) Игорем Белых — раскрыли секрет «пляшущих мостов».

— Математики разгадали секрет колебания конструкций. Профессор Волжского государственного университета водного транспорта Владимир Белых вместе со своим сыном — профессором Университета штата Джорджия (США) Игорем Белых — раскрыли секрет «пляшущих мостов», — рассказал начальник отдела по связям с общественностью ВГУВТ Егор Гладышев. — Про это открытие уже написали авторитетные научные издания и СМИ, включая даже New York Times.

Как рассказали в вузе, так называемые «пляшущие» мосты хорошо известны публике с момента постройки первых металлических конструкций такого рода в конце 19 и начале 20 века и попыток пройти пешим или конным строем по их поверхности.

Считается, что все дело в резонансе, который создается благодаря синхронному движению, к примеру, строя солдат и кавалерийских расчетов. История знает немало случаев, когда тот или иной мост начинал внезапно «танцевать», а то и вовсе разрушаться. Колебания конструкции могут возникать тогда, когда пешеходы не синхронизируют свои движения специально. Это произошло во время открытия моста «Миллениум» в Лондоне в 2000 году, — поясняют в вузе. — После закрытия этого моста были проведены эксперименты, из которых выяснилось, что мост внезапно начинает шататься, когда количество пешеходов достигает некоего порога. При этом они двигались произвольно. Эту задачу решали многие ученые, однако долгое время безрезультатно.

Так вот заведующий кафедрой математики ВГУВТ Владимир Белых и его сын Игорь, работающий в университете штата Джорджия (США), создали математическую модель и ее компьютерную реализацию процесса, когда большое количество людей движется по мосту, похожему на «Миллениум». Каждый человек в ней имел собственную походку, скорость движения и манеру ходьбы.

Их расчеты раскрыли несколько любопытных свойств подобных пляшущих мостов. К примеру, оказалось, что существует некое «магическое число» людей, находящихся на подобной конструкции, при достижении которого мост начинает резко раскачиваться. К примеру, для лондонского «миллениума» оно составляет 165 пешеходов, а для других конструкций оно может быть иным.

Как считают ученые, эта компьютерная модель может помочь конструкторам мостов избежать проблем в будущем.

— В нашей работе даны конкретные рекомендации как избегать появления неустойчивости и тем более катастрофические явления, — рассказал автор открытия Владимир Белых. — Однако много нерешенных проблем остается, в частности, это касается ветровых нагрузок и других воздействий окружающей среды. На практике часто получается так, что при проектировании инженеры, пользуясь имеющимися у них методиками (разработанными и утвержденными), не могут предсказать возможных неожиданных изменений динамики, приводящих в том числе и к катастрофам. Разрушение моста Такома, трагедия на Саяно-Шушенской ГЭС, шатание Волгоградского моста — яркие тому примеры. Математическими задачами, имеющими прямое отношение к катастрофам (а это один из видов бифуркаций), мы и собираемся заниматься в дальнейшем.

Ректор вуза Игорь Кузьмичев подчеркнул важность открытия для всех ученых, занимающихся проблемами эксплуатации и строительства мостов и гидросооружений.

— Я хотел бы отметить, что этот успех не случаен, а является результатом долголетней работы ученого в области теории бифуркаций (т.е явлений с резкими изменениями поведения систем. Катастрофа, авария — все это бифуркации). Поэтому бесспорно у открытия нашего ученого есть важный прикладной аспект: в области безаварийной эксплуатации мостов и гидротехнических сооружений открылась новая интересная страница для исследований, — отметил глава вуза.