science >> Wetenschap >  >> Fysica

The Science Behind the Egg Drop Experiment

The Egg Drop is een klassiek wetenschappelijk experiment in de klas voor middelbare scholieren of middelbare scholieren. Studenten krijgen een ei om van een hoog punt (zoals het dak van de school) op een harde ondergrond (zoals de parkeerplaats) te laten vallen. Ze moeten een drager voor het ei ontwerpen om het tijdens de val te bewaren. Typische dragers zijn melkdozen of schoenendoosjes. De studenten kunnen de drager aanpassen door vleugels, parachutes, schuiminterieurs of zelfs marshmallowkussens toe te voegen. De studenten vormen hypothesen over welke van de eierdragers het ei effectief zullen beschermen en testen die hypothesen. Het experiment is niet alleen voor de lol - hoewel studenten ervan genieten. Het is bedoeld om studenten te leren over de relaties tussen kracht en momentum.
Inertia

Newton's bewegingswetten zijn de basisprincipes die worden geïllustreerd in het ei-drop experiment. Sir Isaac Newton publiceerde zijn bewegingswetten in 1687 en veranderde het begrip van wetenschappers over de wereld fundamenteel door de relatie tussen kracht en beweging te beschrijven. De eerste van deze wetten wordt de wet van inertie genoemd. Kort gezegd, een object dat in beweging is, blijft in beweging tenzij een externe kracht erop inwerkt, en een object in rust blijft in rust tenzij een externe kracht erop inwerkt.
Snelheid

In Newton's tweede wet bespreekt hij de directe relatie tussen de externe krachten die op een object inwerken en de momentumverandering van het object. De kracht neemt toe naarmate de tijd die nodig is voor de verandering afneemt. Als een trein zich in een gelijkmatig tempo voortbeweegt en moet vertragen, zal de kracht van de passagiers groter zijn naarmate de vertragingstijd korter is.
Het ei

Het doel van het ei-drop-experiment is om te voorkomen dat het ei breekt terwijl het vertraagt. Uit de Wetten van Newton wordt duidelijk dat studenten die de eierdragers ontwerpen, de tijd waarover het ei wordt gebracht om te rusten moet vergroten of de snelheid van het ei op het moment van de botsing moeten verminderen om de kracht die het ei ondervindt bij de botsing te minimaliseren. br> The Carrier

Om de snelheid van het ei bij impact te verminderen, moeten studenten hun eierdragers zodanig ontwerpen dat ze een verhoogde luchtweerstand hebben. Een groter oppervlak op de drager, zoals de vorm van een vliegende schijf of een parachute, zal ervoor zorgen dat het ei met een lagere snelheid de grond raakt. Om de tijd te verlengen waarin het ei tot rust komt, moeten studenten hun ei iets geven om een deel van de impact te absorberen. Een spons of ander kussen in hun drager zorgt ervoor dat het ei niet onmiddellijk stopt wanneer het de grond raakt; het ei blijft een paar nanoseconden in beweging, waardoor de kracht afneemt. Uit dit experiment leren studenten ook hypothesen te vormen en te testen en hun observaties op een georganiseerde manier op te schrijven