Πάρα πολύ Rock n Roll;
Όποιος παρακολούθησε τη συναυλία του Bruce Springsteen στο Ullevi Stadium στο Γκέτεμποργκ της Σουηδίας, το 1985, θα θυμηθεί κάτι περισσότερο από καλές δονήσεις. Κατά τη διάρκεια των αριθμών κλεισίματος του σταρ, οι οπαδοί συγκλόνισαν την αρένα τόσο δυνατά που χρειαζόταν επισκευές αξίας εκατομμυρίων δολαρίων. Τώρα, οι μηχανικοί πιστεύουν ότι μπορούν να εκτιμήσουν τον αντίκτυπο του πλήθους σε τέτοιες καταστάσεις—μια μέθοδος που θα μπορούσε να κάνει τα στάδια, τις γέφυρες και άλλες αστικές κατασκευές πολύ πιο ασφαλή.
Οι δυνάμεις του πλήθους σε μη στρατιωτικές κατασκευές - γνωστές ως φορτία που προκαλούνται από το πλήθος - είναι ένα σοβαρό πρόβλημα για τους σχεδιαστές. Εάν τα φορτία είναι πολύ υψηλά, μια δομή μπορεί να παραμορφωθεί ορατά. Παρόλο που ο κίνδυνος κατάρρευσης είναι συνήθως μικρός, οι άνθρωποι μπορεί να πανικοβληθούν και, στη χειρότερη περίπτωση, να τρελαθούν.
Στην ιδανική περίπτωση, θα ήταν δυνατό να προβλεφθούν τα μέγιστα φορτία που προκαλούνται από το πλήθος, έτσι ώστε οι σχεδιαστές να μπορούν να εισαγάγουν επαρκείς διασφαλίσεις. Είναι αρκετά εύκολο να μετρήσετε το φορτίο ενός μεμονωμένου ατόμου που σκαρφαλώνει -- απλώς ζητήστε του να πηδήξει πάνω-κάτω σε κάποια ζυγαριά. Η δυσκολία έρχεται στη μέτρηση των συνδυασμένων φορτίων των ανθρώπων. Δεν μπορείτε απλά να προεκθέσετε το μεταβαλλόμενο φορτίο ενός μεμονωμένου ατόμου λόγω του «φαινόμενου πλήθους»:Οι άνθρωποι ανταποκρίνονται σε έναν ρυθμό με μεγαλύτερη ακρίβεια μαζικά παρά μεμονωμένα. Οι μαθηματικοί γνωρίζουν ότι αυτός ο τύπος συγχρονισμού οδηγεί σε μεγάλη ενίσχυση του μέγιστου φορτίου — αλλά πόσο μεγάλο, δεν μπορούν να πουν.
Οι μηχανικοί Paolo Mazzoleni και Emanuele Zappa στο Politecnico di Milano στην Ιταλία βρήκαν έναν τρόπο να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα. Προτείνουν την εκτίμηση των φορτίων από τις πραγματικές μετακινήσεις των ανθρώπων χρησιμοποιώντας ψηφιακές βιντεοκάμερες. Εφόσον γνωρίζετε κατά προσέγγιση πόσο μαζικοί είναι οι άνθρωποι και πόσο επιταχύνονται πάνω-κάτω, μπορείτε —μέσω των εξισώσεων του Νεύτωνα— να υπολογίσετε τη δύναμή τους σε μια δομή από κάτω τους.
Ο Mazzoleni και ο Zappa δοκίμασαν την ιδέα τους στο στάδιο G. Meazza στο Μιλάνο, έδρα των δύο επαγγελματικών ομάδων ποδοσφαίρου της πόλης. Ζήτησαν από έναν έως οκτώ εθελοντές να πηδήξουν πάνω-κάτω σε μια από τις κερκίδες μπροστά από μια βιντεοκάμερα, ακολουθώντας τον ρυθμό ενός μετρονόμου. Η κάμερα έσπασε τις εικόνες σε ένα πλέγμα, έτσι ώστε οι ερευνητές να μπορούν να βλέπουν καρέ-καρέ πότε κάθε κελί γέμιζε ή άδειαζε από τις κινήσεις των εθελοντών. Έχοντας υπολογίσει την επιτάχυνση των εθελοντών από αυτή τη διαδικασία, η ομάδα έπρεπε απλώς να αθροίσει τη συνολική μάζα των εθελοντών για να υπολογίσει τη συνδυασμένη τους δύναμη άλματος—δηλαδή το φορτίο τους στο στάδιο.
Για να ελέγξουν αυτήν την εκτίμηση, οι Mazzoleni και Zappa τη συνέκριναν με μετρήσεις από αισθητήρες που είχαν τοποθετήσει στο περίπτερο. Η ασυμφωνία, όπως εξηγούν σε άρθρο που πρόκειται να δημοσιευθεί στο Mechanical Systems and Signal Processing , ήταν μόλις 15%. Επειδή αυτή η διαφορά δεν ήταν χειρότερη για οκτώ από ένα άτομα, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η μέθοδος λήψης βίντεο θα λειτουργούσε καλά για πολύ μεγαλύτερα πλήθη.
Ο μηχανικός Martin Williams του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο συμφωνεί ότι η μέθοδος λειτουργεί καλά και λέει ότι έχει το πλεονέκτημα ότι γίνεται σε πραγματικό περιβάλλον - σε αντίθεση με το να πηδούν εθελοντές σε αισθητήρες δύναμης στο εργαστήριο, για παράδειγμα. Αλλά πιστεύει ότι οι κάμερες μπορεί να δυσκολεύονται με μεγαλύτερα πλήθη, όταν οι άνθρωποι κρύβουν ο ένας τον άλλον. "Θα εξακολουθούσε να λειτουργεί εάν ήταν πιο μαζεμένα, με μεγαλύτερη επικάλυψη;" ρωτάει. "Αυτό είναι ενδιαφέρον, αλλά δεν είμαι σίγουρος πόσο χρήσιμο θα είναι στην πράξη. Έχει περιορισμούς."
Εάν η μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει για πλήθη, ο Mazzoleni λέει ότι οι σχεδιαστές θα μπορούσαν να τη χρησιμοποιήσουν για να δοκιμάσουν τα σχέδιά τους πιο αυστηρά. Οι μηχανικοί μπορούν ήδη να υπολογίσουν πώς οι προτεινόμενες κατασκευές τους θα ανταποκριθούν φυσικά στο φορτίο, λέει - απλώς δεν ξέρουν πόσο μεγάλα θα είναι τα φορτία. «Αυτός είναι ο στόχος της δουλειάς μας, να παρέχουμε μια μέθοδο εκτίμησης αυτού του φορτίου», προσθέτει. "Αυτό μπορεί να γίνει σε μια υπάρχουσα δομή. Δεν χρειάζεστε νέα."
