מידע רקע על ניסויים בטיפת ביצים

פרויקטים של טיפת ביציות עוזרים לתלמידים לחקור מושגים בסיסיים כמו כוח משיכה, כוח ותאוצה. בפרויקט טיפת ביצה, הפרטים והכללים הספציפיים עשויים להשתנות. הרעיון הכללי הוא לגרום לתלמידים לעצב מיכל שיאפשר לביצה ליפול בבטחה מגבהים שונים מבלי להישבר. לעיתים קרובות, אחת המטרות היא לנסות ולהשתמש בכמות הכי קטנה שאפשר. פרויקטים של טיפת ביצים משלבים מיומנויות לפתרון בעיות עם עקרונות בסיסיים של הנדסה ופיזיקה.

המדע שמאחורי פתרון "בעיית הביצה הנושרת" נמצא בחוקי התנועה של סר אייזק ניוטון. החוק הראשון קובע כי אובייקט במנוחה יישאר במנוחה, ואובייקט בתנועה יישאר בתנועה, אלא אם כן פעל על ידי כוח לא מאוזן חיצוני. החוק הזה אומר שאם הכוחות הפועלים על ביצה נופלת שווים, הוא יישאר במצב התנועה הנוכחי שלו. אם מוחל כוח גדול מאלה הפועלים על הביצה, הוא יואץ. "האצה" פירושו כל שינוי במהירות - האטה, האצה או שינוי כיוון. אם אתה מחזיק ביצה, הכוחות שאתה מפעיל שווים ומאוזנים, מבטלים את כוח הכבידה. לכן, הוא נשאר ללא תנועה בידך. אם אתה מרפה מהביצה, כוח המשיכה הופך לכוח לא מאוזן וגורם לביצה ליפול לקרקע.

החוק השני של ניוטון עוסק בקשר בין מסת האובייקט, האצתו וכמות הכוח שהוא מפעיל. ככל שהאובייקט כבד יותר, וככל שהוא נע מהר יותר, הוא מפעיל יותר כוח. כוח המשיכה גורם לחפצים נופלים להאיץ בקצב של 32.2 מטר לשנייה בריבוע. על ידי הפחתת כמות המסה במיכל הביצה, אתה מפחית את כמות הכוח שהוא מפעיל עם נפילתו.

החוק השלישי של ניוטון קובע כי לכל פעולה קיימת תגובה שווה והפוכה. כלומר כאשר אתה מפעיל כוח על אובייקט, האובייקט מפעיל עליך כוח חזרה. לדוגמה, אם עמדת על סירה ודחפת מהמעגן, למרות שדחפת את המזח, המזח דחף לאחור. זה מה שגורם לסירה להתרחק מהמעגן. מושג זה שימושי בהבנת מדוע ביצה נשברת כשהיא פוגעת בקרקע; האדמה מחזירה את הכוח מהביצה כשהיא פוגשת את האדמה. שימוש בחומרים בולמי זעזועים יכול לסייע בהפחתת כמות הכוח המוחלפת בין הקרקע לביצה.

חוק שמירת האנרגיה עוזר להבין כיצד למתן את השפעתה של ביצה הנושרת לקרקע. לא ניתן ליצור או להשמיד אנרגיה, אלא רק להעביר. כאשר אובייקט נופל על הקרקע, חלק מהאנרגיה שלו מועברת לקרקע, בעוד שהוא שומר על קצת אנרגיה. זו הסיבה שכדור עשוי להקפיץ נמוך יותר ויותר בכל פעם. בסופו של דבר, האנרגיה הקינטית מתפוגגת והכדור מפסיק להקפיץ. מתוך הבנה כי ניתן להפחית את האנרגיה הקינטית מנפילה לאורך זמן, התלמידים יכולים לנסות למזער את כוח ההשפעה של ביצה נופלת באמצעות חומרים המאפשרים להקפיץ.