如何让鸡蛋从高处掉下来不碎?
用保鲜膜做降落伞的顶部,下面的东西用绳子绑住。
下图:先用保鲜膜做一个25*25的底,再铺上木条,然后在保鲜膜下面铺一层棉花,有助于防止碰撞。
然后在上面插几块刚才的木头,再用橡皮筋缠起来,把鸡蛋放进去。
绝对牢不可破。我以前做过。从20米高处坠落。。断裂的原因是超过了物体本身的最大变形量。
防止鸡蛋破裂是一个尽量不让鸡蛋超过其最大变形的过程。方法有很多。
准备材料:盛有切丝的生鸡蛋的小纸盒(体积比鸡蛋大)
帆布(尽量不透气,方形,略大)绳
纸筒(可以用自己的纸卷,大概和铅笔一样粗细)
实验原理:1。缓冲装置。
二:减速装置
实验过程:1。缓冲装置:1)将纸屑放入纸盒,大约是纸盒容积的1/3。
2)把鸡蛋放进去,然后放纸屑,不要太少,要紧一点,就是纸箱封口的时候,最好是晃动纸箱感觉不到鸡蛋在动。至此,纸箱包装完成;
3)用透明胶将纸管固定在纸盒边缘,使纸管在纸盒落地前与地面接触,起到缓冲作用。
二:减速装置:1)将绳子系在帆布的四个角上。
2)另一端固定在纸盒的一个顶角上(注意是同一个顶角)。
设备齐全,可以试试!!!科学让鸡蛋变得坚如磐石。
——“鸡蛋从高空坠落”研究报告
石,2005级一班。
古人常以“鸡蛋碰石头”比喻贪多嚼不烂。可见鸡蛋是极其脆弱的,轻轻一敲就会碎。如果鸡蛋能从十几米高的地方掉下来而安然无恙,那简直是天方夜谭。但是科学有时候可以把不可思议的事情变成现实。今天,让我们一起走进这个神话。
首先,我们先明确一下从十几米高的地方掉下来的概念。不难计算出,如果不考虑空气阻力,物体落地的速度会达到每秒十几米。为了让大家更好的理解这么快的速度会有什么样的效果,我打个比方。这就像一辆时速40km/h的车突然撞墙,后果可想而知。如果不采取任何措施,别说是鸡蛋,就是石头,恐怕也会碎掉。
这样一件看似不可能的事情是不可能的吗?不,这就是科学的魅力。只要我们基于正确的科学原理提出可行的解决方案,然后经过一次又一次实践的检验,不断完善,是完全有可能的。
今天,第四届科技节的“落蛋”比赛给我们提供了一个自由发挥的机会。让我们放飞想象的翅膀去创造这个奇迹吧!
游戏规则:
从五楼阳台扔下一个有一定防护措施的鸡蛋,让它自由落体。在不打破鸡蛋的前提下,整个装置(不包括鸡蛋)的重量越小,落点越靠近指定地点,比赛成绩越高。
首先,科学真理:
(1)理论基础:
1,动量定理表达式:Ft =△p
其中△p指动量的变化,F指冲量的大小,T指力的作用时间。
因为鸡蛋下落过程中动量△p的变化是一定的,鸡蛋受力F与作用时间T成反比,即T越大,F越小,作用在鸡蛋上的力也越小。这样,鸡蛋就不容易破了。
2.物体从空中垂直下落的空气阻力F与空气密度ρ、物体有效截面积S和下落速度v的平方成正比,阻力的大小可表示为f=CρSv2,其中c为阻力系数,一般在0.2-0.5之间,ρ=1.2kg/m3。物体在一段时间后会达到一个匀速,这个速度叫做极限速度。
我们可以发现以下日常现象:
雨滴在空中下落的速度越来越快,空气阻力也越来越大。当阻力等于雨滴的重力时,两个力平衡,雨滴开始匀速下落。
跳伞运动员在空中打开降落伞,随着降落伞横截面积的增大,他们获得更大的空气阻力,缓慢降落。以上是这个公式在生活中的应用。
明白了这一点,我们就不会认为设备的加速度是9.8m/s2了。
3.所有物体都有惯性。在整个装置落地的那一刻,装置静止了。但由于惯性,鸡蛋会不断移动,造成挤压,与装置碰撞,容易损坏。如何将鸡蛋因惯性带来的影响降到最低,需要进一步分析解决。
(2)、规则分析:
有了理论指导,我们就可以分析游戏规则了。目的是在不违反游戏规则的前提下,充分考虑各方面的影响和应该解决的问题,从而制定切实可行的方案。
因为游戏规则里有一个大前提,就是鸡蛋没有打破,鸡蛋一旦打破,就会被淘汰,所有的努力都是白费。所以最重要的是保证鸡蛋不被打破,然后再考虑如何让设备的重量尽可能的小,让设备尽可能的稳定。要保证鸡蛋不被打破,就要加强防护措施;重量越小越好,就要选择密度低的材料,能省则省;稳定性要尽可能高,一是投得准,二是受大气影响尽可能小。
二、方案设计:
在前面理论基础的支持下,我们仔细分析了游戏规则,找到了问题的关键。现在我们可以制定一个可行的计划。
根据在学生中的调查和在全国各地举行的类似比赛的计划,常见的和可行的计划如下:
1,降落伞类型:
降落伞式,顾名思义,就是利用降落伞增加空气阻力,让鸡蛋和整个装置平稳着陆。
这个方案是最容易想到的,因为这个方法用在跳伞和飞船减速上,效果很好。安全性极高,达到小速度时,整个装置可以匀速下落。该装置的重量不会很重。唯一的缺点是实验装置受大气扰动影响太大就会飘忽不定,不准确,经常无法落到指定位置,从而影响比赛成绩。
2、包装类型:
外包装型是用更多的减震材料把鸡蛋包裹得紧紧的。如泡沫、棉花、各种填充材料等。通过这些物质的缓冲作用,达到保护鸡蛋的目的。
这个方案也比较好想。相信大家都见过日常生活中用各种填充材料保护贵重物品的方法。这确实是一个有效的方法。该方案受空气阻力影响小,精度高。因为使用的材料密度极低,所以整个装置的重量可以最小化。但美中不足的是整个装置处于自由落体状态,落地速度比较高,所以对装置的牢固性和缓冲效果要求比较高,安全性稍差。
3.不倒翁类型:
不倒翁式是指整个装置就像一个不倒翁,尽可能降低重心,使装置在下落时保持稳定状态,保证始终有一面接触地面。那么保护工作只需要在这一面做,节省材料。
本方案充分考虑了前一方案中可能出现的空中翻滚现象,经过改进后形成。其可靠性远高于第一种方案,而且材料更经济,精度更高。美中不足的是,为了保证装置的重心降低,需要在底部放置一个有质量的物体,这大大加重了整个装置的重量,会影响比赛成绩。
4、多面体类型:
多面体式是将整个装置做成多面体,用结实的绳子将鸡蛋固定在多面体的中心,使整个鸡蛋悬空。装置落地后,无论哪边落地,蛋都不会落地,蛋会完好无损。
这种方案不需要额外的材料,只需要做一个多面体骨架和几条线,在材料上极其节省,重量也会大大减轻。因为空气阻力小,稳定性好。但是这种方案也有一个很大的缺点就是多面体不容易绑,牢固度不高。落地后可能分崩离析,蛋也岌岌可危。
5、双气球型:
双气球式,就是把鸡蛋放在一个气球里,充入一定量的空气,外面再放一个气球,充入适量的空气。这样,两层气球之间就会形成一个气垫,保护鸡蛋免受地面的冲击。
这个方案用的材料应该是所有方案中最少的,重量只有两个气球的重量,几乎可以忽略不计。但这种方案有一个致命的缺点,就是两层气球中有一层是紧密接触的,没有气垫保护。如果这架飞机触地,一切都完了。另外由于重量轻,受空气扰动的影响,稳定性不是很好。
6、螺旋桨类型:
螺旋桨式是在整个装置上方安装一个螺旋桨,由流动的空气驱动或遥控,使螺旋桨旋转,以提高安全性和准确性。这和直升机的飞行原理非常相似。
这种方案降低了装置因螺旋桨旋转而下降的速度,安全性更高。如果是遥控的话,准确率会高。问题是如何保证螺旋桨一直开着。一旦螺旋桨不启动,精确度就无法保证。如何保证螺旋桨的顺利转动也是一个问题。
7.滑翔机类型:
滑翔机型,顾名思义就是在滑翔机下面挂一个鸡蛋,整个装置会在空中滑行,最后平稳着陆。
这种方案精度极差,登陆地点不确定。如果登陆点不受限制,这无疑是一个安全性很高的好方案。在这个游戏规则下,不推荐这种方法。
8、盐水型:
盐水型,就是用一种很浓的氯化钠溶液,让鸡蛋浮在上面,落地后盐水作为缓冲材料,保证鸡蛋不被打碎。
该方案新颖独特,以盐水为缓冲,安全性高,受空气阻力影响小,精度高。然而,该设备不容易控制。如果装置在空中翻滚,盐水溅出,就起不到保护作用。所以要保证设备重心稳定,尽可能低。这个装置的重量不容忽视。毕竟盐水的密度比泡沫大很多。
9、吸管组类型:
吸管组式:将几根吸管绑在一起做成一个吸管组,将几组吸管组建成金字塔形状,中间夹鸡蛋,用胶带固定。因为吸管是空心的,可以起到缓冲的作用。
该方案材料来源广泛,重量轻,体积小,具有较好的精度。至于安全性,可能更差。毕竟吸管的缓冲作用有限。
10,综合型:
综合型,即几种防护措施组合起来使用,制作的装置也是五花八门。
毫无疑问,集成设备的安全性将大大提高。很难说准确性是提高了还是降低了。不过有一点可以肯定,就是设备总重量大大增加,可能会影响游戏性能。
… …
以上大致介绍了十种方案。其实方案很多,我就不一一列举了。不难看出,这十个方案各有利弊,很难找到一个完美的方案。而且各种方案的偶然性更大。以上只是从理论层面对各种方案的分析,实际操作中会发生各种意想不到的事情。
三、实践检验:
(一)、外部影响分析:
天气条件、场地条件、设备制造条件、蛋的大小和形状等。这时候会对比赛结果产生一定的影响。
1,天气条件的影响:
天气条件对这种比赛有很大的影响。主要影响的是风力的大小。理想的天气状况应该是几乎没有风,这样才能保证一些需要空气阻力减速的设备能够顺利着陆。如果风力太大,降落伞、螺旋桨、双气球等类型的实验装置都会在风中摇摆,精度差,安全性大打折扣。
2.场地条件的影响:
场地的情况直接影响比赛的表现。这里的站点主要是指设备落地的站点。理想的场地应该是平坦柔软的,这样会大大增加成功的几率。可惜这个比赛的场地是大理石地面,平整还可以,但是异常坚硬,这无疑是对设备的严峻考验。这就要求我们的装置必须坚固,具有良好的缓冲效果。
3、设备生产的影响:
这个设备的质量有很大的不确定性。实验成功不代表正式比赛成功。因为测试时整个器件从十几米高的地方掉下来,会造成器件的整体或局部损坏。如果被测试的设备再次用于比赛,这些损坏的影响就会显现出来。会对被认为安全可靠的设备造成事故。如果做了一个新的器件,即使原理和测试中的器件一模一样,也不能保证一定会做的和测试中的器件一样,问题往往就出现在这一个小小的差异上。
4.鸡蛋大小和形状的影响:
也许你会问:鸡蛋的大小和形状对实验结果还有影响吗?答案是肯定的。请教了物理老师宋,才知道鸡蛋越小越不容易破。这个你可能不懂,我也不懂,宋老师举了一个恰当的例子:把一篮子大小不一的鸡蛋摇几下,你会发现大鸡蛋先破,小鸡蛋后破。由此可知,小鸡蛋更强。如果两个蛋壳厚度不同的鸡蛋发生碰撞,蛋壳薄的鸡蛋肯定先碎。由此可知,蛋壳厚的鸡蛋更结实。另外,形状规则的鸡蛋由于受力均匀,会比形状不规则的鸡蛋更结实。所以用的鸡蛋太长,太圆,太平,或者凸起凹陷。
如果游戏规则允许自带彩蛋,一定要注意以上内容。如果你不带自己的鸡蛋,那就只能听天由命了。
可见这种竞争中很多不确定因素都是不可预测的。对于前两种影响,对每个参赛选手都是公平的。条件好对谁都好,条件差对谁都不好。对于后两种效果,一定要小心翼翼,争取完美调试设备,确保比赛时万无一失。
(2)、临场提示:
所有准备工作就绪后,您只需实际测试自己的设备。
正式比赛并不代表胜负已定。经过分析,这里面还是有不少猫腻的。
首先,一定要把你的设备对准投掷点。如果不是瞄准投掷点,那么装置落地时还有什么精度可言?针对投掷点,你可以先把一颗鹅卵石扔下去,看看落点和鹅卵石落点的关系,然后据此确定你的设备落点。可以多试几次,找到最佳的起点和终点。
再次,对于要求稳定下落的装置,必须向下调整降落面,以保证重心的稳定。设备的这种姿态必须要求重心最低,以避免设备在空中翻滚、摇摆和晃动。如果重心不够低,可以在设备底部临时绑一个重物。但这样会大大增加设备的重量,这是不得已而为之。
最后,尽量把设备放在允许高度的最低点,这样下落高度会降低,设备落地时的速度也会降低,增加了安全性。
第四,最佳计划:
在充分考虑了各方案的优缺点和外界环境对器件的影响后,我们选择了最佳方案,即外包装型。选择它的原因如下:
1.外包装装置采用密度低、重量轻的材料,用料少、重量轻,能达到更好的防护效果。
2.稳定性高。因为受空气阻力影响较小,所以可以沿着大致垂直向下的轨迹下落。如果落点选的准,落点会很准。
3.消除了设备在空气中翻滚的可能影响。因为鸡蛋周围的保护程度在所有方向上都是一样的,所以设备的哪一侧先接触地面将受到缓冲材料的保护。即使设备在空中翻滚,也不会对设备的安全性造成太大影响。
4.这些材料随处可得。由于选用的材料都是泡沫、棉花等常见材料,所以很容易找到,设备成本也不会太高。
5.成功的概率很高。只要防护材料足够厚,防护效果足够好。不需要各种调试,让设备处于最佳状态。在摔倒的过程中没有人工干预,比赛不会因为人可能的失误而受到影响。
所以“外包装”方案应该是最好的。相对来说更好。其实这个方案也有缺点,就是落地后可能会反弹,影响精度。
解决方法是在设备上覆盖一层弹性较小的材料,这样设备落地后就不会反弹。另外,在设备外面贴双面胶也是一个不错的方法。
动词 (verb的缩写)总结和分析:
高空落蛋,看似不可能的事情,经过一番讨论分析,就会变成现实。这就是科学的魅力。它可以通过科学手段解决此类类似问题。一个小小的落蛋里面有那么多复杂的内容和科学原理,让我不禁想起毕达哥拉斯的一句话:处处留心就能学会。
注意身边的小事!它将包含丰富的科学真理,只要我们去发现和实践。科学真理的大门刚刚向我们敞开,它充满了神秘和未知,等待我们去探索。