Содержание
Проекты по бросанию яиц помогают учащимся изучить основные понятия, такие как гравитация, сила и ускорение. В проекте капли яиц конкретные детали и правила могут отличаться. Основная идея состоит в том, чтобы студенты разработали контейнер, который позволит яйцу безопасно падать с разной высоты, не разбиваясь. Часто одной из целей является попытка использовать как можно меньше материала. Проекты по бросанию яиц сочетают в себе навыки решения проблем с базовыми принципами инженерии и физики.
Законы движения
Наука, стоящая за решением «проблемы» с падающим яйцом, содержится в законах движения сэра Исаака Ньютона. Первый закон гласит, что объект в покое будет оставаться в покое, а объект в движении будет оставаться в движении, если на него не действует внешняя неуравновешенная сила. Этот закон означает, что если силы, действующие на падающее яйцо, равны, оно останется в своем текущем состоянии движения. Если применить силу, превышающую силу, действующую на яйцо, оно будет ускоряться. «Ускорение» означает любое изменение скорости - замедление, ускорение или изменение направления. Если вы держите яйцо, силы, которые вы применяете, равны и уравновешены, сводя на нет силу притяжения. Поэтому он остается неподвижным в вашей руке. Если вы отпустите яйцо, гравитация станет неуравновешенной силой и заставит яйцо упасть на землю.
Сила, масса и ускорение
Второй закон Ньютона касается отношений между массой объекта, его ускорением и количеством силы, которую он оказывает. Чем тяжелее объект и чем быстрее он движется, тем больше силы он оказывает. Гравитация вызывает ускорение падающих предметов со скоростью 32,2 фута в секунду в квадрате. Уменьшая количество массы в контейнере для яиц, вы уменьшаете силу, которую он оказывает при падении.
Равных и противоположных
Третий закон Ньютона гласит, что на каждое действие существует равная и противоположная реакция. Это означает, что когда вы прикладываете силу к объекту, объект оказывает на вас силу. Например, если вы стояли на лодке и отталкивались от дока, даже если вы толкали док, док отодвигался назад. Это то, что заставляет лодку отходить от дока. Эта концепция полезна для понимания того, почему яйцо разбивается, когда оно ударяется о землю; земля возвращает силу из яйца, когда оно встречает землю. Использование амортизирующих материалов может помочь уменьшить количество силы, передаваемой между землей и яйцом.
Сохранение энергии
Закон сохранения энергии помогает понять, как смягчить воздействие яйца, падающего на землю. Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, только передана. Когда объект падает на землю, часть его энергии передается на землю, в то время как он сохраняет некоторую энергию. Вот почему мяч может подпрыгивать ниже и ниже каждый раз. В конце концов, кинетическая энергия рассеивается, и шар перестает подпрыгивать. Понимая, что кинетическая энергия от падения может со временем уменьшаться, учащиеся могут попытаться свести к минимуму силу удара от падающего яйца, используя материалы, обеспечивающие отскок.