معلومات أساسية عن تجارب قطرة البيض

تساعد مشاريع إسقاط البيض الطلاب على استكشاف المفاهيم الأساسية مثل الجاذبية والقوة والتسارع. في مشروع قطرة البيض ، قد تختلف التفاصيل والقواعد المحددة. الفكرة العامة هي جعل الطلاب يصممون حاوية تسمح للبيضة بالسقوط بأمان من ارتفاعات مختلفة دون أن تنكسر. غالبًا ما يكون أحد الأهداف هو محاولة استخدام أقل قدر ممكن من المواد. تجمع مشاريع Egg Drop بين مهارات حل المشكلات والمبادئ الأساسية للهندسة والفيزياء.

تم العثور على العلم وراء حل "مشكلة" البويضة الساقطة في قوانين الحركة السير إسحاق نيوتن. ينص القانون الأول على أن الجسم الساكن سيبقى ساكنًا ، والجسم المتحرك سيبقى متحركًا ، ما لم يتم التصرف بناءً عليه من قبل قوة خارجية غير متوازنة. يعني هذا القانون أنه إذا كانت القوى المؤثرة على البيضة الساقطة متساوية ، فستظل في حالتها الحالية من الحركة. إذا تم تطبيق قوة أكبر من تلك المؤثرة على البيضة ، فسوف تتسارع. "التسارع" يعني أي تغيير في السرعة - إبطاء أو تسريع أو تغيير الاتجاه. إذا كنت تحمل بيضة ، فإن القوى التي تطبقها متساوية ومتوازنة ، مما يلغي قوة الجاذبية. لذلك ، تظل ثابتة في يدك. إذا تركت البيضة ، تصبح الجاذبية قوة غير متوازنة وتسبب سقوط البيضة على الأرض.

يتعامل قانون نيوتن الثاني مع العلاقة بين كتلة الجسم وتسارعه ومقدار القوة التي يبذلها. كلما كان الجسم أثقل وزادت سرعة تحركه ، زادت القوة التي يبذلها. تتسبب الجاذبية في تسارع الأجسام الساقطة بمعدل 32.2 قدمًا في الثانية المربعة. من خلال تقليل كمية الكتلة في وعاء البيض ، فإنك تقلل من مقدار القوة التي تمارسها أثناء سقوطها.

ينص قانون نيوتن الثالث على أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ ومعاكس. هذا يعني أنه عندما تمارس قوة على جسم ما ، فإن الجسم يبذل قوة عليك. على سبيل المثال ، إذا كنت تقف على قارب وتم دفعك بعيدًا عن الرصيف ، على الرغم من أنك تدفع الرصيف ، فإن الرصيف يندفع للخلف. هذا ما يجعل القارب يبتعد عن الرصيف. هذا المفهوم مفيد في فهم سبب كسر البيضة عندما تضرب الأرض ؛ الأرض تعيد القوة من البيضة عندما تقابل الأرض. يمكن أن يساعد استخدام مواد ممتصة للصدمات في تقليل مقدار القوة المتبادلة بين الأرض والبيضة.

يساعد قانون الحفاظ على الطاقة على فهم كيفية التخفيف من تأثير سقوط البيضة على الأرض. لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة ، بل نقلها فقط. عندما يسقط جسم ما على الأرض ، يتم نقل بعض طاقته إلى الأرض ، بينما يحتفظ ببعض الطاقة. هذا هو السبب في أن الكرة قد ترتد إلى الأسفل أو الأسفل في كل مرة. في النهاية ، تتبدد الطاقة الحركية وتتوقف الكرة عن الارتداد. من خلال فهم أن الطاقة الحركية من السقوط يمكن أن تتضاءل بمرور الوقت ، يمكن للطلاب محاولة تقليل قوة التأثير من سقوط البويضة باستخدام مواد تسمح بالارتداد.