المحتوى
تساعد مشاريع هبوط البيض الطلاب على استكشاف المفاهيم الأساسية مثل الجاذبية والقوة والتسارع. في مشروع قطرة البيض ، قد تختلف التفاصيل والقواعد المحددة. تتمثل الفكرة العامة في جعل الطلاب يقومون بتصميم حاوية تسمح للبيضة بالسقوط بأمان من ارتفاعات مختلفة دون كسر. غالبًا ما يكون أحد الأهداف هو محاولة استخدام أقل قدر ممكن من المواد. تجمع مشاريع هبوط البيض بين مهارات حل المشكلات والمبادئ الأساسية للهندسة والفيزياء.
قوانين الحركة
تم العثور على العلم وراء حل "مشكلة" البويضة المتساقطة في قوانين السير إسحاق نيوتن. ينص القانون الأول على أن الجسم المريح سيبقى في حالة راحة ، وسيظل الجسم المتحرك في حالة حركة ، ما لم يتم التصرف بناء عليه من قبل قوة خارجية غير متوازنة. يعني هذا القانون أنه إذا كانت القوى المؤثرة على البيضة الساقطة متساوية ، فستبقى في حالتها الحالية. إذا تم تطبيق قوة أكبر من تلك التي تعمل على البويضة ، فسوف تتسارع. "التسارع" يعني أي تغيير في السرعة - إبطاء أو تسريع أو تغيير الاتجاه. إذا كنت تحمل بيضة ، فإن القوى التي تطبقها متساوية ومتوازنة ، مما يلغي قوة الجاذبية. لذلك ، يبقى بلا حراك في يدك. إذا تركت البويضة ، تصبح الجاذبية قوة غير متوازنة وتسبب سقوط البويضة على الأرض.
القوة والكتلة والتسارع
يتناول قانون نيوتن الثاني العلاقة بين كتلة الأجسام وتسارعها ومقدار القوة التي تمارسها. كلما كان الجسم أثقل وأسرع في الحركة ، زادت القوة التي يمارسها. تؤدي الجاذبية إلى تسارع الأجسام الساقطة بمعدل 32.2 قدم في الثانية مربعة. عن طريق تقليل كمية الكتلة في حاوية البيض ، فإنك تقلل من مقدار القوة التي تمارسها أثناء سقوطها.
على قدم المساواة والعكس
ينص قانون نيوتن الثالث على أن لكل فعل ، رد فعل معاكس ومتكافئ. هذا يعني أنه عندما تمارس قوة على كائن ما ، فإن الكائن يمارس قوة عليك. على سبيل المثال ، إذا كنت واقفًا على متن قارب وقمت بالخروج من الرصيف ، على الرغم من أنك كنت تقوم بالضغط على الرصيف ، فقد تم إرجاع الجهاز مرة أخرى. هذا هو ما يجعل القارب يتحرك بعيدًا عن الرصيف. هذا المفهوم مفيد في فهم سبب كسر البيضة عندما تضرب الأرض ؛ الأرض تعيد القوة من البيضة حيث تلتقي بالأرض. يمكن أن يساعد استخدام المواد الماصة للصدمات في تقليل مقدار القوة المتبادلة بين الأرض والبيضة.
حفظ الطاقة
يساعد قانون الحفاظ على الطاقة في فهم كيفية تخفيف تأثير البويضة التي تسقط على الأرض. لا يمكن توليد الطاقة أو تدميرها ، بل يتم نقلها فقط. عندما يسقط كائن على الأرض ، يتم نقل بعض طاقته إلى الأرض ، بينما يحتفظ ببعض الطاقة. هذا هو السبب في أن الكرة قد ترتد أقل وأقل في كل مرة. في النهاية ، تتبدد الطاقة الحركية وتتوقف الكرة عن الارتداد. من خلال فهم أن الطاقة الحركية الناتجة عن السقوط يمكن أن تتضاءل بمرور الوقت ، يمكن للطلاب محاولة تقليل قوة التأثير الناتج عن السقوط عن طريق استخدام مواد تسمح بالارتداد.