Βασικές πληροφορίες για πειράματα πτώσης αυγών

Τα έργα πτώσης αυγών βοηθούν τους μαθητές να εξερευνήσουν βασικές έννοιες όπως η βαρύτητα, η δύναμη και η επιτάχυνση. Σε ένα έργο σταγόνας αυγών, οι συγκεκριμένες λεπτομέρειες και κανόνες ενδέχεται να διαφέρουν. Η γενική ιδέα είναι να ζητήσετε από τους μαθητές να σχεδιάσουν ένα δοχείο που θα επιτρέψει σε ένα αυγό να πέσει με ασφάλεια από διαφορετικά ύψη χωρίς να σπάσει. Συχνά, ένας από τους στόχους είναι να προσπαθήσουμε και να χρησιμοποιήσουμε όσο το δυνατόν λιγότερη ποσότητα υλικού. Τα έργα σταγόνας αυγών συνδυάζουν δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων με βασικές αρχές της μηχανικής και της φυσικής.

Η επιστήμη πίσω από την επίλυση του "προβλήματος" που πέφτει αυγό βρίσκεται στους νόμους κίνησης του Sir Isaac Newton. Ο πρώτος νόμος ορίζει ότι ένα αντικείμενο σε κατάσταση ηρεμίας θα παραμείνει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο σε κίνηση θα παραμείνει σε κίνηση, εκτός εάν ενεργηθεί από εξωτερική μη ισορροπημένη δύναμη. Αυτός ο νόμος σημαίνει ότι εάν οι δυνάμεις που δρουν σε ένα αυγό που πέφτει είναι ίσες, θα παραμείνει στην τρέχουσα κατάσταση κίνησης. Εάν εφαρμοστεί δύναμη μεγαλύτερη από εκείνη που δρα στο αυγό, θα επιταχυνθεί. "Επιτάχυνση" σημαίνει οποιαδήποτε αλλαγή στην ταχύτητα - επιβράδυνση, επιτάχυνση ή αλλαγή κατεύθυνσης. Εάν κρατάτε ένα αυγό, οι δυνάμεις που εφαρμόζετε είναι ίσες και ισορροπημένες, ακυρώνοντας τη δύναμη της βαρύτητας. Επομένως, παραμένει ακίνητο στο χέρι σας. Εάν αφήσετε το αυγό, η βαρύτητα γίνεται μια μη ισορροπημένη δύναμη και αναγκάζει το αυγό να πέσει στο έδαφος.

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα ασχολείται με τη σχέση ανάμεσα στη μάζα ενός αντικειμένου, την επιτάχυνσή του και το μέγεθος της δύναμης που ασκεί. Όσο βαρύτερο είναι ένα αντικείμενο, και όσο πιο γρήγορα ταξιδεύει, τόσο περισσότερη δύναμη ασκεί. Η βαρύτητα προκαλεί την πτώση των αντικειμένων που πέφτουν με ταχύτητα 32,2 πόδια ανά δευτερόλεπτο. Μειώνοντας την ποσότητα μάζας στο δοχείο αυγών, μειώνετε την ποσότητα δύναμης που ασκεί καθώς πέφτει.

Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα αναφέρει ότι για κάθε ενέργεια, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτό σημαίνει ότι όταν ασκείτε μια δύναμη σε ένα αντικείμενο, το αντικείμενο ασκεί μια δύναμη πίσω σας. Για παράδειγμα, αν στέκεστε σε μια βάρκα και σπρώξατε από την αποβάθρα, παρόλο που σπρώχνατε την αποβάθρα, η αποβάθρα σπρώχτηκε πίσω. Αυτό προκαλεί το σκάφος να απομακρυνθεί από την αποβάθρα. Αυτή η ιδέα είναι χρήσιμη για την κατανόηση του γιατί ένα αυγό σπάει όταν χτυπά το έδαφος. το έδαφος επιστρέφει τη δύναμη από το αυγό καθώς συναντά το έδαφος. Η χρήση υλικών που απορροφούν τους κραδασμούς μπορεί να συμβάλει στη μείωση της δύναμης που ανταλλάσσεται μεταξύ του εδάφους και του αυγού.

Ο νόμος της εξοικονόμησης ενέργειας βοηθά στην κατανόηση του τρόπου μετριασμού της επίδρασης ενός αυγού που πέφτει στο έδαφος. Η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί, να μεταφερθεί μόνο. Όταν ένα αντικείμενο πέφτει στο έδαφος, μέρος της ενέργειας του μεταφέρεται στο έδαφος, ενώ διατηρεί κάποια ενέργεια. Γι 'αυτό μια μπάλα μπορεί να αναπηδά χαμηλότερα και χαμηλότερα κάθε φορά. Τελικά, η κινητική ενέργεια διαλύεται και η μπάλα σταματά να αναπηδά. Κατανοώντας ότι η κινητική ενέργεια από μια πτώση μπορεί να μειωθεί με την πάροδο του χρόνου, οι μαθητές μπορούν να προσπαθήσουν να ελαχιστοποιήσουν τη δύναμη της πρόσκρουσης από ένα πέφτοντας αυγό χρησιμοποιώντας υλικά που επιτρέπουν την αναπήδηση.