Resonanz-Katastrophen: Wenn Schwingungen zerstörerisch werden

Wenn Schwingungen zerstörerisch werden

Am 7. November 1940 kollabierte die Tacoma Narrows Bridge^¹ im US-Bundesstaat Washington. Die Brücke war erst vier Monate alt. Was sie zerstörte, war kein Erdbeben, kein Materialfehler, sondern Wind – und ein physikalisches Phänomen namens Resonanz^².

Der Vorfall wurde gefilmt und ist bis heute Pflichtmaterial in Physik- und Ingenieurstudiengängen. Er zeigt eindrücklich, was passiert, wenn man Resonanz unterschätzt.

Was ist Resonanz?

Jedes Objekt hat eine Eigenfrequenz^³ – eine Frequenz, bei der es besonders leicht in Schwingung versetzt wird. Denk an eine Schaukel: Wenn du im richtigen Rhythmus anschubst, wird die Schwingung immer größer. Schubst du im falschen Rhythmus, bremst du sie aus.

Resonanz entsteht, wenn eine äußere Kraft genau diese Eigenfrequenz trifft. Die Energie addiert sich mit jeder Schwingung, die Amplitude^⁴ wächst – und wenn nichts die Schwingung dämpft, kann sie katastrophale Ausmaße annehmen.

Die tanzende Brücke

Die Tacoma Narrows Bridge hatte ein Problem: Sie war zu schlank und zu flexibel für ihre Spannweite. Schon während des Baus schwang sie bei Wind auf und ab, was ihr den Spitznamen “Galloping Gertie” einbrachte.

Am Tag des Einsturzes wehte ein konstanter Wind von etwa 65 km/h. Der Wind selbst war nicht außergewöhnlich stark – aber er erzeugte Wirbel, die sich in einem bestimmten Rhythmus von der Brücke lösten. Dieser Rhythmus traf zufällig die Torsions-Eigenfrequenz^⁵ der Brücke.

Die Brücke begann sich zu verdrehen – erst leicht, dann immer stärker. Innerhalb einer Stunde rissen die Tragseile, und das Fahrbahndeck stürzte in den Puget Sound. Es gab keine Toten – nur ein Hund, der im Auto eines Reporters zurückgelassen worden war.

Resonanz im Alltag

Das Tacoma-Unglück ist der spektakulärste Fall, aber Resonanz begegnet uns überall:

Weingläser zersingen: Ein Opernsänger kann ein Weinglas zum Zerspringen bringen, wenn er genau dessen Eigenfrequenz trifft. Das funktioniert tatsächlich – aber nur mit dünnwandigen Kristallgläsern und sehr präziser Tonhöhe.

Wackelnde Waschmaschinen: Wenn die Wäsche ungleichmäßig verteilt ist, gerät die Trommel in Unwucht. Trifft die Drehzahl zufällig eine Eigenfrequenz der Maschine, beginnt sie zu “wandern”. Moderne Waschmaschinen erkennen das und variieren die Drehzahl.

Brummende Autos: Bei bestimmten Geschwindigkeiten vibriert manchmal das Armaturenbrett oder der Rückspiegel. Das ist Resonanz zwischen Motordrehzahl und Karosserie.

Bebende Gebäude: Bei Erdbeben können Gebäude in Resonanz geraten, wenn die Bodenfrequenz ihre Eigenfrequenz trifft. Hohe Gebäude haben niedrigere Eigenfrequenzen als niedrige – deshalb verhalten sie sich bei Erdbeben unterschiedlich.

Die Millennium Bridge

London, Juni 2000: Die neue Millennium Bridge^⁶ über die Themse wird eröffnet. Tausende Menschen strömen über die elegante Hängebrücke – und plötzlich beginnt sie zu schwanken. Nicht auf und ab, sondern seitlich.

Was war passiert? Die Ingenieure hatten vertikale Schwingungen eingeplant, aber die horizontale Eigenfrequenz der Brücke lag zufällig bei etwa 1 Hz^⁷ – genau der Frequenz, mit der Menschen gehen.

Als die Brücke leicht zu schwanken begann, passten die Fußgänger unbewusst ihren Gang an, um das Gleichgewicht zu halten. Dadurch gingen sie synchron – und verstärkten die Schwingung weiter. Ein klassischer Feedback-Loop^⁸.

Die Brücke wurde geschlossen und mit Dämpfern^⁹ nachgerüstet. Heute gilt sie als sicher – aber der Vorfall hat die Ingenieurswelt aufgerüttelt.

Soldaten und Brücken

Es gibt eine alte Regel: Soldaten sollen beim Überqueren von Brücken nicht im Gleichschritt marschieren. Der Grund ist Resonanz.

Ob diese Regel jemals einen echten Einsturz verhindert hat, ist umstritten. Der berühmte Fall der Broughton Suspension Bridge (1831), die angeblich durch marschierende Soldaten einstürzte, ist historisch nicht eindeutig belegt. Aber das Prinzip ist physikalisch korrekt: Synchrone Schritte können Schwingungen anregen.

Moderne Brücken sind so konstruiert, dass ihre Eigenfrequenzen weit von typischen Anregungsfrequenzen entfernt liegen. Die Millennium-Bridge-Episode zeigte jedoch, dass auch moderne Ingenieure nicht alle Resonanzfälle vorhersehen.

Resonanz nutzen statt fürchten

Resonanz ist nicht nur zerstörerisch. Wir nutzen sie ständig:

• Musikinstrumente: Ein Gitarrenkorpus verstärkt die Saitenschwingung durch Resonanz
• Radios: Ein Schwingkreis^¹⁰ resoniert bei der gewünschten Senderfrequenz und filtert andere aus
• MRT-Scanner: Magnetresonanz nutzt die Eigenfrequenz von Wasserstoffatomen zur medizinischen Bildgebung
• Mikrowellenherde: Die 2,45 GHz treffen eine Resonanzfrequenz von Wassermolekülen

Der Unterschied zwischen nützlicher und gefährlicher Resonanz liegt in der Kontrolle. Gute Ingenieure kennen die Eigenfrequenzen ihrer Konstruktionen und sorgen dafür, dass sie nicht unkontrolliert angeregt werden.

Was wir von Resonanz lernen

Die Tacoma Narrows Bridge ist mehr als eine Warnung – sie ist ein Lehrstück über die Macht kleiner Kräfte. Ein moderater Wind, der im richtigen Rhythmus weht, kann eine tonnenschwere Stahlkonstruktion zerstören.

In “Die Zeit-Energie-Verschwörung” spielt die Frage nach verborgenen Frequenzen eine zentrale Rolle. Resonanz zeigt: Frequenzen sind nicht abstrakt. Sie haben reale, manchmal dramatische Auswirkungen auf die physische Welt.

Die Welt schwingt. Und wer ihre Frequenzen kennt, versteht, wie sie funktioniert.

Weiterführende Artikel: Die Schumann-Resonanz | Modulation erklärt