สะพานคณิตศาสตร์แห่งเคมบริดจ์

The Mathematical Bridge เป็นสะพานไม้ข้ามแม่น้ำแคมซึ่งเชื่อมระหว่างส่วนเก่าและใหม่ของ Queens 'College ในเคมบริดจ์ สะพานแห่งนี้ได้รับความชื่นชมอย่างมากเนื่องจากมีการออกแบบที่น่าสนใจซึ่งสร้างจากไม้ตรงทั้งหมด แต่มีรูปทรงโค้ง

ในThe History of the University of Cambridge ผู้เขียน Edmund Carter ยกย่องว่าสะพานนี้เป็น "ชิ้นงานช่างไม้ประเภทนี้ที่น่าสนใจที่สุดในอังกฤษ" ท่อนไม้ของสะพานนั้น“ เชื่อมเข้าด้วยกันอย่างน่าอัศจรรย์และได้รับการสนับสนุนบนฐานของงานหินแบบชนบทซึ่งระหว่างที่เป็นทางเดินสำหรับแคม 40 ฟุตในน้ำใสและสูงขนาดนั้นซึ่งน้ำในแม่น้ำท่วมทั่วไปไม่สามารถขึ้นถึงได้ กับไม้ที่ต่ำที่สุด”

สะพานคณิตศาสตร์. เครดิตรูปภาพ: Michael Jefferies / Flickr

สะพานคณิตศาสตร์สร้างขึ้นจากท่อนไม้ที่เชื่อมต่อกัน ซี่โครงของโครงสร้างส่วนบนแต่ละชิ้นจะถูกกำหนดที่เส้นสัมผัสกับวงกลมที่อธิบายด้านล่างของส่วนโค้งของสะพาน ในส่วนโค้งนั้นสมาชิกแต่ละคนอยู่ภายใต้การบีบอัดโดยมีแรงด้านข้างเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยซึ่งอาจทำให้เกิดการงอได้ ในกรณีที่สมาชิกหลักไขว้กันข้อต่อไม้จะส่งแรงกดจากสมาชิกตัวหนึ่งไปยังอีกชิ้นหนึ่งโดยมีสลักเกลียวที่ทำหน้าที่ยึดข้อต่อเข้าด้วยกันด้านข้างแทนที่จะแบกรับความเครียดใด ๆ นอกจากนี้ยังมีรัศมีที่รองรับรางด้านบนและล็อกส่วนสัดที่ทับซ้อนกันทั้งหมดไว้ในโครงถักแบบแข็ง พื้นรับน้ำหนักรองรับโดยคานขวางแนวนอนที่ติดกับด้านล่างของเรเดียลใกล้กับทางแยกของไม้สัมผัสสองอัน

การมัดแทนเจนต์และแนวรัศมีของสะพานคณิตศาสตร์ในควีนส์คอลเลจเคมบริดจ์โดยไฮไลต์สมาชิกแทนเจนต์ เครดิตรูปภาพ: Cmglee / Wikimedia Commons

สะพานนี้สร้างขึ้นในปี 1749 จากการออกแบบของสถาปนิก William Etheridge ซึ่งได้ออกแบบสะพาน Old Walton Bridge ที่คล้ายกัน แต่ใหญ่กว่ามากในแม่น้ำเทมส์ อย่างไรก็ตามการออกแบบสะพานคณิตศาสตร์ไม่ใช่ความคิดดั้งเดิมของ Etheridge

ในปี ค.ศ. 1737 เจมส์คิงช่างไม้ระดับปรมาจารย์ของสะพานเวสต์มินสเตอร์ได้เสนอการออกแบบที่คล้ายกันโดยใช้โครงถักสัมผัสและรัศมีสำหรับสะพานไม้เวสต์มินสเตอร์ น่าเสียดายที่เมื่อแม่น้ำเทมส์แข็งตัวในช่วงฤดูหนาวปี ค.ศ. 1739–40 โครงสร้างเตรียมการบางส่วนพังและการออกแบบถูกทิ้งร้าง เมื่อมีการวางหินสำหรับสะพานเวสต์มินสเตอร์ไม่กี่ปีต่อมาเจมส์คิงได้รับการแต่งตั้งอีกครั้งเพื่อสร้างศูนย์ไม้ที่จะวางซุ้มหิน เขาใช้ระบบมัดแทนเจนต์และรัศมีแบบเดียวกับที่เขาใช้ในการออกแบบสะพานไม้ที่ล้มเหลวก่อนหน้านี้ การออกแบบนี้อนุญาตให้เรือแล่นผ่านใต้ซุ้มในขณะที่กำลังสร้าง

Old Walton Bridge (1754) โดย Canaletto

วิลเลียมเอเธอริดจ์เป็นหัวหน้าคนงานของเจมส์คิงและหลังจากการเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2387 เอเธอริดจ์เข้ามาทำงานที่เวสต์มินสเตอร์ เป็นไปได้ว่า Etheridge ได้รับแรงบันดาลใจหรือแม้กระทั่งยืมระบบมัดสัมผัสและรัศมีที่ออกแบบโดย James King เมื่อเขาวาดแผนสำหรับสะพานคณิตศาสตร์ที่เคมบริดจ์

ตัวเจมส์คิงเองอาจได้รับแรงบันดาลใจจากช่างฝีมือและวิศวกรที่มีความสามารถสูงกว่าอย่าง Leonardo da Vinci

ในสมุดบันทึกของ Leonardo da Vinci ซึ่งเก็บรักษาไว้ที่ British Library มีการออกแบบที่คล้ายกันอย่างน่าสงสัยสำหรับสะพานที่สร้างขึ้นโดยใช้ท่อนไม้ที่ประสานกัน ดาวินชีไม่ใช้ตะปูหรือตัวยึดเนื่องจากโครงสร้างรองรับตัวเองได้ ไม่น่าแปลกใจที่ตำนานที่ได้รับความนิยมเกี่ยวกับสะพานคณิตศาสตร์คือเดิมสร้างขึ้นโดยไม่ใช้ตะปู แต่เมื่อเรื่องราวดำเนินไปเมื่อนักศึกษาของมหาวิทยาลัยแยกสะพานออกจากกันเพื่อดูว่ามันทำงานอย่างไรพวกเขาก็ไม่สามารถนำกลับมารวมกันได้อีก และต้องยึดโครงสร้างเข้าด้วยกันโดยใช้น็อตและสลักเกลียว

สะพานรองรับตัวเองของ Leonardo da Vinci

ประวัติที่น่าสงสัยอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับสะพานนี้คือการออกแบบโดยไอแซกนิวตัน ไม่มีหลักฐานเกี่ยวกับเรื่องนี้และไม่ว่าในกรณีใดก็ตามนิวตันไม่สามารถมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงนับตั้งแต่เขาเสียชีวิตในปี 1727 ยี่สิบสองปีก่อนที่สะพานจะถูกสร้างขึ้น

สะพานที่คล้ายกันซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากการออกแบบของดาวินชีปรากฏอยู่ในส่วนต่างๆของโลกเช่นสะพานลอยแห่งนี้ในMorsøทางตอนเหนือของเดนมาร์ก

สะพานไม้ในMorsøทางตอนเหนือของเดนมาร์ก เครดิตรูปภาพ: Core77

สะพานคณิตศาสตร์. เครดิตรูปภาพ: Michael Brace / Flickr

สะพานคณิตศาสตร์. เครดิตรูปภาพ: Steve James / Flickr

สะพานคณิตศาสตร์. เครดิตรูปภาพ: Jocelyn Erskine-Kellie / Flickr