Háttérinformáció a tojáscsepp kísérletekről

A tojáscsepp projektek segítenek a hallgatóknak olyan alapfogalmak feltárásában, mint a gravitáció, az erő és a gyorsulás. Tojáscsepp projektben a konkrét részletek és szabályok változhatnak. Az általános elképzelés az, hogy a tanulók megtervezzenek egy edényt, amely lehetővé teszi, hogy a tojás különböző magasságokból biztonságosan lehulljon törés nélkül. Gyakran az egyik cél az, hogy megpróbálja a lehető legkevesebb anyagot felhasználni. A tojáscsepp projektek ötvözik a problémamegoldó készségeket a mérnöki és fizika alapelveivel.

A hulló tojás "probléma" megoldásának tudománya Sir Isaac Newton mozgástörvényeiben található. Az első törvény kimondja, hogy a nyugalmi állapotban lévő tárgy nyugalomban marad, a mozgásban lévő tárgy pedig mozgásban marad, hacsak külső kiegyensúlyozatlan erő nem hat rá. Ez a törvény azt jelenti, hogy ha a leeső tojásra ható erők egyenlőek, akkor az a jelenlegi mozgási állapotában marad. Ha a tojásra hatóknál nagyobb erőt fejtünk ki, akkor felgyorsul. "Gyorsulás": a sebesség bármilyen változása - lassulás, gyorsulás vagy irányváltás. Ha tart egy tojást, akkor az alkalmazott erők egyenlőek és kiegyensúlyozottak, megszüntetve a gravitációs erőt. Ezért mozdulatlan marad a kezedben. Ha elengedi a tojást, a gravitáció kiegyensúlyozatlan erővé válik, és a tojás a földre esik.

Newton második törvénye az objektum tömegének, gyorsulásának és az általa kifejtett erő mennyiségének kapcsolatával foglalkozik. Minél nehezebb egy tárgy, és minél gyorsabban halad, annál nagyobb erőt fejt ki. A gravitáció hatására az eső tárgyak másodpercenként 32,2 láb / másodperc sebességgel gyorsulnak fel. Csökkentve a tojástartályban lévő tömeg mennyiségét, csökkenti az erő hatását, amelyet zuhanás közben fejt ki.

Newton harmadik törvénye kimondja, hogy minden cselekedetnél egyenlő és ellentétes reakció zajlik. Ez azt jelenti, hogy amikor erőt fejt ki egy tárgyra, akkor a tárgy visszahúz egy rátok. Például, ha egy csónakon álltál és lökdösődött a kikötőből, annak ellenére, hogy a dokkot nyomd, a dokk hátralépett. Ez okozza a hajó eltávolodását a kikötőtől. Ez a koncepció hasznos annak megértésében, hogy miért törik el a tojás, amikor földet ér; a talaj visszahozza az erőt a tojásból, amikor találkozik a talajjal. A lengéscsillapító anyagok használata csökkentheti a föld és a tojás között kicserélt erő mennyiségét.

Az energiamegmaradás törvénye segít megérteni, hogyan lehet enyhíteni a földre hulló petesejt hatását. Az energiát sem nem lehet létrehozni, sem megsemmisíteni, csak átadni. Amikor egy tárgy a földre esik, energiájának egy része átkerül a földre, miközben egy részét visszatartja. Ez az oka annak, hogy egy labda minden alkalommal egyre lejjebb ugrálhat. Végül a kinetikus energia eloszlik, és a labda ugrál. Annak megértésével, hogy az esés kinetikus energiája idővel csökkenhet, a diákok megpróbálhatják minimalizálni a leeső tojás becsapódási erejét olyan anyagok felhasználásával, amelyek lehetővé teszik a visszapattanást.