La scienza dietro l'esperimento della goccia d'uovo

The Egg Drop è un classico esperimento di classe di scienze per studenti delle scuole medie o superiori. Agli studenti viene dato un uovo da far cadere da un punto alto (come il tetto della scuola) su una superficie dura (come il parcheggio). Devono progettare un supporto per l'uovo per alloggiarlo durante la caduta. I vettori tipici sono cartoni del latte o scatole da scarpe. Gli studenti possono modificare il trasportino aggiungendo ali, paracadute, interni in schiuma o persino cuscini di marshmallow. Gli studenti formulano ipotesi su quale dei portatori di uova proteggerà efficacemente l'uovo e quindi testano tali ipotesi. L'esperimento non è solo per divertimento, anche se gli studenti si divertono. Ha lo scopo di insegnare agli studenti le relazioni tra forza e slancio.

Le leggi del moto di Newton sono i principi di base illustrati nell'esperimento della goccia d'uovo. Sir Isaac Newton pubblicò le sue Leggi del movimento nel 1687 e modificò radicalmente la comprensione del mondo da parte degli scienziati descrivendo la relazione tra forza e movimento. La prima di queste leggi è denominata Legge di Inerzia. In parole povere, un oggetto in movimento rimarrà in movimento a meno che una forza esterna non agisca su di esso, e un oggetto in quiete rimarrà in quiete a meno che una forza esterna non agisca su di esso.

Nella seconda legge di Newton, discute la relazione diretta tra le forze esterne che agiscono su un oggetto e il cambiamento di quantità di moto dell'oggetto. La forza aumenta al diminuire del tempo necessario per il cambiamento. Se un treno si muove a un ritmo costante e deve decelerare, la forza sperimentata dai passeggeri sarà maggiore poiché il tempo per la decelerazione è più breve.

L'obiettivo dell'esperimento della caduta dell'uovo è evitare che l'uovo si rompa mentre decelera. Risulta chiaro dalle leggi di Newton che al fine di ridurre al minimo la forza sperimentata dall'uovo all'impatto, gli studenti che progettano il i portauova devono aumentare il tempo durante il quale l'uovo viene portato a riposo o diminuire la velocità dell'uovo al momento del incidente.

Al fine di ridurre la velocità dell'uovo al momento dell'impatto, gli studenti devono progettare i loro portauova in modo che abbiano una maggiore resistenza all'aria. Una maggiore superficie sul supporto, come una forma a disco volante o un paracadute, farà sì che l'uovo colpisca il suolo a una velocità inferiore. Per aumentare il tempo in cui l'uovo si ferma, gli studenti devono fornire al loro uovo qualcosa per assorbire parte della forza dell'impatto. Una spugna o un altro cuscino nel supporto eviterà che l'uovo si fermi istantaneamente quando colpisce il suolo; l'uovo continuerà il suo moto per alcuni nanosecondi, diminuendo la forza. Da questo esperimento, gli studenti imparano anche a formare e testare ipotesi e a scrivere le loro osservazioni in modo organizzato.

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