Inhoud
Egg drop-projecten helpen studenten bij het verkennen van basisconcepten zoals zwaartekracht, kracht en versnelling. In een eierdruppelproject kunnen de specifieke details en regels variëren. Het algemene idee is om studenten een container te laten ontwerpen waarmee een ei veilig van verschillende hoogtes kan vallen zonder te breken. Vaak is een van de doelen om te proberen zo min mogelijk materiaal te gebruiken. Egg drop-projecten combineren probleemoplossende vaardigheden met basisprincipes van engineering en fysica.
Bewegingswetten
De wetenschap achter het oplossen van het "probleem" van vallende eieren is te vinden in Sir Isaac Newtons bewegingswetten. De eerste wet bepaalt dat een object in rust in rust blijft en een object in beweging in beweging blijft, tenzij het wordt beïnvloed door een externe onevenwichtige kracht. Deze wet betekent dat als de krachten die op een vallend ei werken gelijk zijn, het in zijn huidige staat van beweging blijft. Als een kracht groter dan die op het ei wordt uitgeoefend, zal het versnellen. "Versnelling" betekent elke verandering in snelheid - vertragen, versnellen of van richting veranderen. Als je een ei vasthoudt, zijn de krachten die je uitoefent gelijk en evenwichtig, waardoor de zwaartekracht wordt opgeheven. Daarom blijft het onbeweeglijk in je hand. Als je het ei loslaat, wordt de zwaartekracht een onevenwichtige kracht en zorgt ervoor dat het ei op de grond valt.
Kracht, massa en versnelling
Newtons tweede wet gaat over de relatie tussen een objectenmassa, de versnelling ervan en de hoeveelheid kracht die het uitoefent. Hoe zwaarder een object is, en hoe sneller het reist, hoe meer kracht het uitoefent. Zwaartekracht zorgt ervoor dat vallende voorwerpen met een snelheid van 32,2 vierkante voet per seconde versnellen. Door de hoeveelheid massa in de eiercontainer te verminderen, vermindert u de hoeveelheid kracht die het uitoefent als het valt.
Gelijk en tegengesteld
Newtons derde wet stelt dat er voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie is. Dat betekent dat wanneer u een kracht op een object uitoefent, het object een kracht op u uitoefent. Als u bijvoorbeeld op een boot stond en van het dok af werd geduwd, duwde het dok achteruit, ook al duwde u op het dok. Hierdoor beweegt de boot weg van het dok. Dit concept is nuttig om te begrijpen waarom een ei breekt wanneer het de grond raakt; de grond retourneert de kracht van het ei wanneer het de grond ontmoet. Het gebruik van schokabsorberende materialen kan helpen de hoeveelheid kracht die wordt uitgewisseld tussen de grond en het ei te verminderen.
Behoud van energie
De wet van behoud van energie helpt te begrijpen hoe het effect van een ei dat op de grond valt te verminderen. Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen worden overgedragen. Wanneer een object op de grond valt, wordt een deel van zijn energie overgedragen op de grond, terwijl het wat energie vasthoudt. Dit is de reden waarom een bal elke keer lager en lager kan stuiteren. Uiteindelijk verdwijnt de kinetische energie en stopt de bal met stuiteren. Door te begrijpen dat kinetische energie van een val na verloop van tijd kan worden verminderd, kunnen studenten proberen de impactkracht van een vallend ei te minimaliseren door materialen te gebruiken die stuiteren mogelijk maken.