ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการทดลองวางไข่

โครงการวางไข่ช่วยให้นักเรียนสำรวจแนวคิดพื้นฐาน เช่น แรงโน้มถ่วง แรง และความเร่ง ในโครงการวางไข่ รายละเอียดและกฎเกณฑ์เฉพาะอาจแตกต่างกันไป แนวคิดทั่วไปคือให้นักเรียนออกแบบภาชนะที่อนุญาตให้ไข่ตกลงมาจากระดับความสูงต่างๆ ได้อย่างปลอดภัยโดยไม่แตก บ่อยครั้ง เป้าหมายอย่างหนึ่งคือพยายามใช้วัสดุให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ โครงการ Egg drop รวมทักษะการแก้ปัญหากับหลักการพื้นฐานของวิศวกรรมและฟิสิกส์

วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการแก้ปัญหา "ปัญหา" ของไข่ตกพบได้ในกฎการเคลื่อนที่ของเซอร์ไอแซก นิวตัน กฎข้อแรกระบุว่าวัตถุที่อยู่นิ่งจะหยุดนิ่ง และวัตถุที่เคลื่อนที่จะยังคงเคลื่อนที่ เว้นแต่จะถูกกระทำโดยแรงที่ไม่สมดุลจากภายนอก กฎข้อนี้หมายความว่าถ้าแรงที่กระทำต่อไข่ที่ตกลงมามีค่าเท่ากัน แรงดังกล่าวจะยังคงอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่ในปัจจุบัน หากใช้แรงมากกว่าที่กระทำต่อไข่ มันจะเร่งความเร็ว “ความเร่ง” หมายความว่า การเปลี่ยนแปลงความเร็วใด ๆ - การชะลอตัว การเร่งความเร็ว หรือการเปลี่ยนทิศทาง หากคุณถือไข่ แรงที่คุณใช้จะเท่ากันและสมดุล โดยจะตัดแรงโน้มถ่วงออกไป ดังนั้นมันจึงยังคงนิ่งอยู่ในมือของคุณ หากคุณปล่อยไข่ แรงโน้มถ่วงจะกลายเป็นแรงที่ไม่สมดุลและทำให้ไข่ตกลงสู่พื้น

กฎข้อที่สองของนิวตันเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างมวลของวัตถุ ความเร่งของวัตถุ และปริมาณของแรงที่วัตถุกระทำ วัตถุที่หนักกว่านั้นและยิ่งเคลื่อนที่เร็วเท่าไหร่ก็ยิ่งออกแรงมากเท่านั้น แรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุตกลงมาเร่งความเร็ว 32.2 ฟุตต่อวินาทียกกำลังสอง การลดปริมาณมวลในภาชนะใส่ไข่ เท่ากับคุณกำลังลดปริมาณแรงที่ไข่ออกเมื่อตก

กฎข้อที่สามของนิวตันกล่าวว่าการกระทำทุกครั้งจะมีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้าม นั่นหมายความว่าเมื่อคุณออกแรงกระทำต่อวัตถุ วัตถุนั้นก็จะออกแรงกลับใส่คุณ ตัวอย่างเช่น หากคุณยืนอยู่บนเรือและผลักออกจากท่าเรือ แม้ว่าคุณจะผลักท่าเรือ ท่าเทียบเรือก็ดันกลับ เป็นเหตุให้เรือเคลื่อนตัวออกจากท่า แนวคิดนี้มีประโยชน์ในการทำความเข้าใจว่าทำไมไข่ถึงแตกเมื่อตกลงพื้น พื้นดินกำลังคืนแรงจากไข่เมื่อกระทบกับพื้น การใช้วัสดุดูดซับแรงกระแทกสามารถช่วยลดปริมาณแรงที่แลกเปลี่ยนระหว่างพื้นกับไข่ได้

กฎการอนุรักษ์พลังงานช่วยให้เข้าใจถึงวิธีการบรรเทาผลกระทบของไข่ที่ตกลงสู่พื้น พลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ ถ่ายโอนได้เท่านั้น เมื่อวัตถุตกลงสู่พื้น พลังงานบางส่วนจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นดิน ในขณะที่ยังคงเก็บพลังงานไว้บางส่วน นี่คือสาเหตุที่ลูกบอลอาจกระเด้งต่ำลงและลดลงในแต่ละครั้ง ในที่สุดพลังงานจลน์จะหายไปและลูกบอลหยุดกระดอน เมื่อเข้าใจว่าพลังงานจลน์จากการตกสามารถลดลงเมื่อเวลาผ่านไป นักเรียนสามารถพยายามลดแรงกระแทกจากไข่ที่ตกลงมาโดยใช้วัสดุที่ช่วยให้กระเด้งได้