为什么风能吹垮塔科马海峡大桥？
塔科马海峡大桥位于美国西北部的华盛顿州，横跨塔科马海峡。这座全长853米的悬索桥于1940年7月1日建成通车。它建成时就出现了随风摇摆的现象，司机在桥上行驶时可以明显感觉到桥的摆动。因此，大桥被当地居民起绰号叫“舞动的格蒂”。当年11月7日大桥发生剧烈晃动而坍塌，所幸没有人在事故中丧生。当时，世界著名的空气动力学家、古根海姆航空实验室主任冯·卡门是事故调查组的成员。他在加州理工学院的风洞实验中证明，导致钢筋铁骨的大桥发生垮塌的原因竟然是当时速度不到20米/秒的风！
空气动力学的研究表明，当风横吹过大桥时，在一定的风速范围内，越过大桥的气流会周期性地产生两串平行反向涡旋，即所谓的“卡门涡街”。当每个涡旋从被绕的物体表面分离时，物体就会受到一个作用力，连续涡旋的出现会对桥梁产生周期性的作用力，当作用力的频率与大桥振动的固有频率接近时，就会产生共振。这时大桥摆动的幅度越来越大，最终导致大桥垮塌。这次严重事故的出现使得桥梁工程在结构设计中开始认识到空气动力学的重要，此后所有的大桥以及超高层建筑的设计方案都必须经过风洞模型实验的安全验证。
类似的情况也会出现在大队人马以整齐的步伐通过一座桥梁时。如果齐步产生的同一周期性的作用力频率接近或等于桥梁振动的固有频率时，桥梁也会因共振而垮塌。1905年，一支俄罗斯帝国的军队在齐步通过彼得堡附近的丰坦卡河大桥时，就导致了大桥垮塌的悲剧。在生活中常见的另一个例子是，秋千摆动的频率如果与荡秋千人所施加的作用力频率一致，秋千就会越荡越高，反之秋千就很难荡得很高。
【科学家】冯·卡门
冯·卡门（1881—1963）是美国力学家和空气动力学家，对现代航空和航天技术理论有杰出贡献。1929年和1937年他两次访问清华大学，倡导并协助清华大学创立了中国的第一个航空工程专业。冯·卡门也是钱学森在加州理工学院的博士生导师，他们一起建立了亚声速流中适用的卡门—钱公式。
【试一试】找找卡门涡街
流体绕经固体流动时，会在该物体尾流左右两侧产生成对的、旋转方向相反的涡旋，这是自然界中经常发生的现象。在登上一个山峰时，如果遇到一块矗立在大风中的岩石，在它的背风面，你可以用一张纸片或一根丝线试试那里的气流。由于风绕过岩石时在其背风面会形成涡旋，因此登山者并不宜在那里避风。同样，当空气不动而物体向前运动时，在物体后面也会出现涡旋。在汽车驶过时，我们可以观察到车后面被涡旋卷起的尘土。
