Sadržaj
Projekti kapi za jaja pomažu studentima u istraživanju osnovnih pojmova poput gravitacije, sile i ubrzanja. U projektu kapi jaja specifični detalji i pravila mogu se razlikovati. Opća ideja je da učenici dizajniraju spremnik koji će omogućiti da jaje sigurno padne s različitih visina bez pucanja. Često je jedan od ciljeva isprobati i koristiti što je moguće manje materijala. Projekti kapi za jaja kombiniraju vještine rješavanja problema s osnovnim principima inženjerstva i fizike.
Zakoni kretanja
Znanost koja stoji iza rješavanja „problema“ pada jaja nalazi se u zakonima kretanja sir Isaaca Newtona. Prvi zakon kaže da će objekt u mirovanju ostati u mirovanju, a objekt u pokretu ostati u pokretu, ako na njega ne djeluje vanjska neuravnotežena sila. Ovaj zakon znači da ako su sile koje djeluju na padajuće jaje jednake, ostat će u svom trenutnom stanju gibanja. Ako se primijeni sila veća od one koja djeluje na jaje, ono će se ubrzati. „Ubrzanje“ znači svaku promjenu brzine - usporavanje, ubrzanje ili promjenu smjera. Ako držite jaje, sile koje primjenjujete su jednake i uravnotežene, otkazujući silu gravitacije. Stoga ostaje nepomičan u vašoj ruci. Ako pustite jaje, gravitacija postaje neuravnotežena sila i uzrokuje da jaje padne na zemlju.
Sila, masa i ubrzanje
Newtonov drugi zakon bavi se odnosom mase predmeta, njegovog ubrzanja i količine sile koju on vrši. Što je predmet teži i što brže putuje, to više sile pokazuje. Gravitacija uzrokuje pad predmeta koji se ubrzavaju brzinom od 32,2 stope u sekundi. Smanjenjem količine mase u posudi za jaja smanjujete količinu sile koju ona djeluje kako pada.
Jednaki i suprotni
Newtonov treći zakon kaže da za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija. To znači da, kada na silu djelujete na objekt, objekt vraća snagu na vas. Na primjer, ako ste stajali na brodu i gurnuli ga s pristaništa, iako ste ga gurnuli, pristanište se gurnulo natrag. Zbog toga se brod udaljava od pristaništa. Ovaj je koncept koristan u razumijevanju zašto se jaje razbije kad udari o tlo; tlo vraća silu iz jaja dok se susreće s tlom. Korištenje materijala za suzbijanje udara može pomoći smanjiti količinu sile izmjenjivane između zemlje i jajeta.
Čuvanje energije
Zakon očuvanja energije pomaže razumjeti kako ublažiti učinak jajeta koje pada na zemlju. Energija se ne može stvoriti ili uništiti, već samo prenijeti. Kada objekt padne na zemlju, dio njegove energije prenosi se na zemlju, dok zadržava određenu energiju. Zbog toga se kuglica svaki put može odskočiti sve niže i niže. Na kraju se kinetička energija rasipa i lopta prestaje odskakati. Shvativši da se kinetička energija od pada može s vremenom umanjiti, učenici mogu pokušati minimizirati silu udara od padajućeg jaja koristeći materijale koji omogućavaju odskok.