Un nuevo estudio cuestiona la explicación popular sobre el infame “puente tambaleante” de Londres

El Puente del Milenio de Londres es famoso por su “bamboleo” cuando se inauguró en junio de 2000, cuando miles de peatones lo cruzaban. Los londinenses lo apodaron “Wobbly Bridge”. La explicación aceptada ha sido que el bamboleo se debía a una extraña sincronización entre el balanceo lateral (hacia los lados) del puente y los pasos de los peatones, un ejemplo de fenómeno colectivo emergente.

Pero esa explicación resulta ser un poco más complicada, según un reciente artículo publicado en la revista Nature Communications. “Esta [antigua] explicación era tan popular que ha formado parte del zeitgeist científico”, dijo el coautor Igor Belykh, matemático de la Universidad Estatal de Georgia. “Nuestro trabajo demuestra que vibraciones muy diminutas de cada persona al caminar pueden amplificarse significativamente”. La gente ajusta sus pasos para mantener el equilibrio en respuesta al bamboleo, lo que sólo empeora las cosas. Finalmente, el puente se vuelve inestable.

Como hemos informado anteriormente, este fenómeno no se limita al Puente del Milenio. En el puente Albert de Londres hay un cartel que data de 1873 en el que se advierte a las tropas militares de que deben interrumpir su habitual movimiento de bloqueo al cruzar, ya que el puente suele temblar y tambalearse, de ahí su apodo de “La Dama Temblorosa”. Otros puentes “inestables” similares son el puente colgante de Clifton, en Bristol (Reino Unido); el puente de Squibb Park, en Brooklyn (Nueva York); y el puente Changi Mezzanine, en el aeropuerto de Singapur.

A lo largo de los años se han adoptado muchos enfoques diferentes para estudiar esta fascinante dinámica, incluida una recreación en laboratorio de personas caminando por el Puente del Milenio realizada por el ingeniero de la Universidad de Cambridge Allan McRobie. (El matemático de la Universidad de Cornell, Steven Strogatz, fue coautor de un artículo seminal de 2005 en Nature con McRobie y otros dos, en el que se modelaba la dinámica del Puente del Milenio como un “oscilador armónico” débilmente amortiguado y accionado.

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Según Strogatz, el puente se balanceaba lateralmente por los peatones que lo cruzaban. Sus pisadas periódicas inyectaban energía en el puente y hacían que se moviera de un lado a otro, lo que a su vez hacía que la gente ajustara sus pasos para adaptarse al movimiento del puente. Con el tiempo, los peatones se sincronizaron entre sí sin darse cuenta y provocaron que el puente se tambaleara aún más. La sincronía espontánea de la multitud era similar a lo que ocurre con el parpadeo altamente sincronizado de las luciérnagas o el disparo de las neuronas en el cerebro.

Pero esa explicación original era incompleta. “El impulso inicial que tuvieron muchos investigadores al estudiar este problema fue que se trataba de un comportamiento colectivo”, dijo a Ars Varun Joshi, ingeniero biomecánico de la Universidad de Michigan. “Esto se basaba en la presencia de múltiples peatones y la aparente sincronización entre ellos, como se observa en los vídeos”. Sin embargo, los datos recogidos en puentes reales mostraron una falta de sincronización en muchos casos. Esto condujo a una gran cantidad de trabajos experimentales en los que se estudiaba la respuesta humana individual a las sacudidas, buscando un “efecto de amortiguación negativa” de los individuos. La esperanza era que el efecto de amortiguación negativa a escala (incluso sin ninguna adaptación a la presencia de otras personas) explicaría el fenómeno.

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Cuando Joshi estaba en la Universidad Estatal de Ohio, él y su coautor, Manoj Srinivasan, simularon la biomecánica de grandes multitudes caminando por un puente, lo que dio como resultado un modelo mejorado de cómo las personas ajustan su marcha cuando caminan sobre una superficie tambaleante. Sus descubrimientos sugirieron que tal vez no sea necesaria la sincronización para provocar el temblor. El modelo mejorado predijo correctamente algunos fenómenos que el modelo de 2005 no podía explicar, como el bamboleo de las pasarelas incluso en ausencia de sincronización con la multitud. Además, el inicio de la sincronización con la multitud y el inicio del bamboleo del puente no son simultáneos. Ocurren con diferente número de peatones.

Este último estudio se basa en la investigación de 2017 realizada por Belykh et al., que utilizó modelos de inspiración biomecánica basados en un péndulo invertido para imitar el movimiento lateral de las personas, así como el movimiento hacia delante. Esto reveló un “efecto umbral”, o punto de inflexión. Aunque la opinión generalizada era que cuantos más peatones hubiera en el puente, más se tambalearía éste, descubrieron que un mayor número de peatones producía oscilaciones más bruscas, pero sólo para las multitudes que superaban un tamaño crítico. Por ejemplo, 164 personas en el Puente del Milenio no provocan temblores, pero si se añade una persona más se inclina la balanza.

También idearon una fórmula matemática que podía utilizarse para estimar el tamaño crítico de la multitud a partir del cual un puente determinado empezaría a tambalearse. El nuevo artículo perfecciona esa fórmula, basándose en datos recogidos en 30 puentes diferentes. Belykh y sus colegas concluyeron que el movimiento sincronizado de los pies de los peatones no tiene por qué ser la causa principal del inicio de las vibraciones del puente. Los puentes pueden empezar a tambalearse aunque no haya sincronización entre los peatones. La sincronización de los peatones exacerba las oscilaciones, pero no las provoca.

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“Piense en los pasajeros que caminan en un barco que se balancea de lado a lado en un mar tormentoso”, dijo Belykh. “Adaptarán su movimiento tanto lateralmente como hacia delante en respuesta a las sacudidas del barco. En particular, ralentizarán su movimiento hacia delante”. Esto da lugar al mencionado efecto de amortiguación negativa, que Belykh comparó con un columpio oxidado de un parque infantil. Ese columpio es difícil de mover, pero si un número suficiente de padres le dan un fuerte empujón, puede empezar a balancearse por sí solo.

“Un punto muy interesante que los autores exponen en este artículo (pero que nosotros habíamos pasado por alto en el nuestro) es que la sincronización parece ser más un efecto del movimiento del puente que la causa del mismo”, dijo Joshi a Ars. “Así que no sólo los puentes pueden temblar sin que se produzca la sincronización (nuestra antigua conclusión), sino que además parece que es el temblor el que causa la sincronización (si la hay) en lugar de que la sincronización cause el temblor. Esto es muy diferente de lo que hemos llegado a esperar de los problemas de comportamiento colectivo.”

Belykh et al. estudiarán a continuación el efecto de las interacciones entre humanos cuando se mueven en multitudes densas. También se interesan por la posibilidad de recoger la energía inherente a un puente, y quizás utilizarla para alimentar pequeños sensores con el fin de controlar la integridad estructural del puente.

“A medida que los modelos de peatones utilizados para simular este problema se asemejan más a los humanos -pasando de un oscilador de fase muy simple a algo que pisa, aplica fuerzas y adapta su movimiento para equilibrarse-, la sincronización entre el puente y los peatones e incluso entre los propios peatones individuales se vuelve menos vital para el resultado observado”, dijo Joshi. “Es muy posible que modelos más realistas que incluyan el comportamiento de las multitudes permitan comprender aún mejor este problema”.

DOI: Nature Communications, 2021. 10.1038/s41467-021-27568-y .

Michael Rojas

Michael Rojas

Me convertí en un entusiasta de la tecnología a finales de 2012, y desde entonces, he estado trabajando para publicaciones de renombre en toda América y España como freelance para cubrir productos de empresas como Apple, Samsung, LG entre otras. ¡Gracias por leerme! Si deseas saber más sobre mis servicios, envíame tu consulta a michaelrojas@elenbyte.com.

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