Zawartość
Projekty upuszczania jaj pomagają uczniom odkrywać podstawowe pojęcia, takie jak grawitacja, siła i przyspieszenie. W projekcie upuszczenia jaja szczegółowe informacje i zasady mogą się różnić. Ogólna idea polega na tym, aby uczniowie zaprojektowali pojemnik, który pozwoli jaju bezpiecznie spaść z różnych wysokości bez rozbicia. Często jednym z celów jest wykorzystanie jak najmniejszej ilości materiału. Projekty upuszczania jaj łączą umiejętności rozwiązywania problemów z podstawowymi zasadami inżynierii i fizyki.
Prawa ruchu
Nauka stojąca za rozwiązaniem „problemu” spadającego jajka znajduje się w prawach ruchu Sir Isaaca Newtona. Pierwsze prawo mówi, że obiekt w spoczynku pozostanie w spoczynku, a obiekt w ruchu pozostanie w ruchu, chyba że zostanie wywierany przez zewnętrzną niezrównoważoną siłę. Prawo to oznacza, że jeśli siły działające na spadające jajo będą równe, pozostanie ono w obecnym stanie ruchu. Jeśli zostanie przyłożona siła większa niż działająca na jajko, przyspieszy. „Przyspieszenie” oznacza każdą zmianę prędkości - spowolnienie, przyspieszenie lub zmianę kierunku. Jeśli trzymasz jajko, przyłożone siły są równe i zrównoważone, co niweluje siłę grawitacji. Dlatego pozostaje nieruchomy w dłoni. Jeśli puścisz jajko, grawitacja staje się niezrównoważoną siłą i powoduje, że jajko spada na ziemię.
Siła, masa i przyspieszenie
Drugie prawo Newtona dotyczy związku między masą obiektu, jego przyspieszeniem i ilością wywieranej przez niego siły. Im cięższy jest przedmiot i im szybciej się porusza, tym większą siłę wywiera. Grawitacja powoduje przyspieszenie spadających obiektów z prędkością 32,2 stóp na sekundę do kwadratu. Zmniejszając masę w pojemniku na jajka, zmniejszasz siłę, jaką wywiera on podczas upadku.
Równe i przeciwne
Trzecie prawo Newtona stwierdza, że dla każdej akcji występuje równa i przeciwna reakcja. Oznacza to, że kiedy wywierasz siłę na przedmiot, obiekt wywiera na ciebie siłę. Na przykład, jeśli stałeś na łodzi i zepchnąłeś się z doku, nawet jeśli pchałeś dok, dok zepchnął się z powrotem. To powoduje, że łódź odsuwa się od doku. Ta koncepcja pomaga zrozumieć, dlaczego jajko pęka, gdy uderza o ziemię; ziemia oddaje siłę z jaja, gdy spotyka się z ziemią. Korzystanie z materiałów pochłaniających wstrząsy może pomóc zmniejszyć ilość siły wymienianej między ziemią a jajkiem.
Oszczędzanie energii
Prawo zachowania energii pomaga zrozumieć, jak złagodzić wpływ jaja, które spada na ziemię. Energii nie można wytworzyć ani zniszczyć, a jedynie przenieść. Kiedy obiekt spada na ziemię, część jego energii jest przenoszona na ziemię, podczas gdy zachowuje on trochę energii. Dlatego piłka może odbijać się coraz niżej za każdym razem. W końcu energia kinetyczna rozprasza się, a kula przestaje podskakiwać. Rozumiejąc, że energia kinetyczna z upadku może z czasem ulec zmniejszeniu, uczniowie mogą spróbować zminimalizować siłę uderzenia spadającego jajka, używając materiałów umożliwiających odbicie.