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C’est un phénomène que l’on peut observer fréquemment : les ponts vacillent lorsqu’un grand nombre d’individus les traversent en même temps. Jusqu’à présent, on attribue cela à un mouvement d’ensemble synchronisé de la foule, mais il semblerait finalement qu’il y ait une nouvelle explication à ces oscillations.
Une nouvelle théorie qui supplante l’explication initiale
Le Millennium Bridge est un pont suspendu en acier pour les piétons traversant la Tamise à Londres. Le jour de son ouverture – qui a eu lieu le 10 juin 2000 – le pont s’est mis à vaciller en raison du grand nombre de personnes qui l’ont traversé. Cet évènement inattendu a entrainé la fermeture du pont deux jours après son ouverture et pendant deux longues années, afin que les ingénieurs puissent comprendre pourquoi cela s’est produit et comment le corriger. Au final, il a été conclu que cette oscillation ne pouvait être arrêtée, mais seulement atténué grâce à des amortisseurs à fluide visqueux, a expliqué New Civil Engineer.
Par ailleurs, il faut savoir qu’un tel phénomène n’est pas isolé, puisque cela a déjà été observé au niveau d’autres ponts. Jusqu’à présent, les scientifiques ont expliqué que le vacillement de ponts lié à la foule s’explique par ce que l’on appelle le modèle Kuramoto. Ce modèle mathématique – initialement proposé par le mathématicien japonais Yoshiki Kuramoto – est utilisé pour décrire un phénomène de synchronisation de masse. Plus précisément, le modèle Kuramoto est la formulation mathématique de ce qui se passe lorsqu’un grand nombre d’oscillateurs sont couplés.
En ce qui concerne les ponts suspendus, le vacillement lié à la foule a été expliqué par la synchronisation involontaire des pas des piétons lorsqu’ils traversent un pont afin de maintenir un certain équilibre. Mais selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l’université de Bristol et de l’université d’État de Géorgie, ce modèle mathématique n’est pas la seule explication à ce phénomène. En fait, selon l’étude publiée dans la revue Nature Communications, l’oscillation d’un pont due à la foule se produit bien avant la synchronisation de leurs pas.
Une conclusion qui va aider à améliorer la conception des ponts
En fait, la véritable cause du vacillement est un effet d’amortissement négatif causé par un transfert d’énergie provenant de petites vibrations liées aux efforts des piétons pour ne pas tomber. « Notre travail montre que les très petites vibrations de chaque personne qui marche peuvent être considérablement amplifiées », a déclaré le mathématicien Igor Belykh, auteur principal de l’étude, dans un communiqué. Ainsi, les chercheurs ont également conclu que la synchronisation de la foule est en fait une conséquence de l’instabilité d’un pont, plutôt qu’une cause de cette oscillation. Notons tout de même que la synchronisation va amplifier le vacillement.
« Pensez aux passagers marchant sur un bateau sur une mer agitée, se balançant d’un côté à l’autre. Ils adapteront leur mouvement à la fois latéralement et vers l’avant en réponse aux secousses du bateau », a expliqué Igor Belykh. Les scientifiques ont abouti à cette conclusion après avoir analysé plusieurs cas de balancement de pont. Des modélisations du phénomène ont également abouti à la même conclusion. Les résultats de cette étude sont importants, car cela va permettre aux ingénieurs et autres concepteurs de ponts de trouver de nouveaux moyens pour améliorer la stabilité de ce genre de structure.