Informazioni di base sugli esperimenti sulla caduta delle uova

I progetti di Egg Drop aiutano gli studenti a esplorare concetti di base come gravità, forza e accelerazione. In un progetto di uovo, i dettagli e le regole specifici possono variare. L'idea generale è quella di far progettare agli studenti un contenitore che consenta a un uovo di cadere in sicurezza da altezze diverse senza rompersi. Spesso uno degli obiettivi è cercare di utilizzare la minor quantità di materiale possibile. I progetti di Egg Drop combinano le capacità di problem solving con i principi di base dell'ingegneria e della fisica.

La scienza dietro la risoluzione del "problema" dell'uovo che cade si trova nelle leggi del moto di Sir Isaac Newton. La prima legge afferma che un oggetto in quiete rimarrà in quiete e un oggetto in movimento rimarrà in movimento, a meno che non agito da una forza esterna sbilanciata. Questa legge significa che se le forze che agiscono su un uovo che cade sono uguali, rimarrà nel suo stato attuale di moto. Se viene applicata una forza maggiore di quella che agisce sull'uovo, accelererà. "Accelerazione" indica qualsiasi cambiamento di velocità: rallentamento, accelerazione o cambio di direzione. Se tieni in mano un uovo, le forze che stai applicando sono uguali ed equilibrate, annullando la forza di gravità. Pertanto, rimane immobile nella tua mano. Se lasci andare l'uovo, la gravità diventa una forza sbilanciata e fa cadere l'uovo a terra.

La seconda legge di Newton riguarda la relazione tra la massa di un oggetto, la sua accelerazione e la forza che esercita. Più un oggetto è pesante e più velocemente viaggia, maggiore è la forza che esercita. La gravità fa sì che gli oggetti in caduta accelerino a una velocità di 32,2 piedi al secondo quadrato. Riducendo la quantità di massa nel contenitore delle uova, riduci la quantità di forza che esercita mentre cade.

La terza legge di Newton afferma che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Ciò significa che quando eserciti una forza su un oggetto, l'oggetto esercita una forza su di te. Ad esempio, se ti trovavi su una barca e ti sei spinto fuori dal molo, anche se stavi spingendo il molo, il molo si è spinto indietro. Questo è ciò che fa allontanare la barca dal molo. Questo concetto è utile per capire perché un uovo si rompe quando colpisce il suolo; il terreno sta restituendo la forza dall'uovo quando incontra il terreno. L'uso di materiali ammortizzanti può aiutare a ridurre la quantità di forza scambiata tra il terreno e l'uovo.

La legge di conservazione dell'energia aiuta a capire come mitigare l'effetto di un uovo che sta cadendo a terra. L'energia non può essere né creata né distrutta, ma solo trasferita. Quando un oggetto cade a terra, una parte della sua energia viene trasferita a terra, mentre la trattiene. Questo è il motivo per cui una palla può rimbalzare sempre più in basso ogni volta. Alla fine, l'energia cinetica si dissipa e la palla smette di rimbalzare. Comprendendo che l'energia cinetica di una caduta può essere ridotta nel tempo, gli studenti possono tentare di ridurre al minimo la forza dell'impatto di un uovo che cade utilizzando materiali che consentono un rimbalzo.