用保鮮膜做降落傘的頂部,下面的東西用繩子綁住。
下圖:先用保鮮膜做壹個25*25的底,再鋪上木條,然後在保鮮膜下面鋪壹層棉花,有助於防止碰撞。
然後在上面插幾塊剛才的木頭,再用橡皮筋纏起來,把雞蛋放進去。
絕對牢不可破。我以前做過。從20米高處墜落。。斷裂的原因是超過了物體本身的最大變形量。
防止雞蛋破裂是壹個盡量不讓雞蛋超過其最大變形的過程。方法有很多。
準備材料:盛有切絲的生雞蛋的小紙盒(體積比雞蛋大)
帆布(盡量不透氣,方形,略大)繩
紙筒(可以用自己的紙卷,大概和鉛筆壹樣粗細)
實驗原理:1。緩沖裝置。
二:減速裝置
實驗過程:1。緩沖裝置:1)將紙屑放入紙盒,大約是紙盒容積的1/3。
2)把雞蛋放進去,然後放紙屑,不要太少,要緊壹點,就是紙箱封口的時候,最好是晃動紙箱感覺不到雞蛋在動。至此,紙箱包裝完成;
3)用透明膠將紙管固定在紙盒邊緣,使紙管在紙盒落地前與地面接觸,起到緩沖作用。
二:減速裝置:1)將繩子系在帆布的四個角上。
2)另壹端固定在紙盒的壹個頂角上(註意是同壹個頂角)。
設備齊全,可以試試!!!科學讓雞蛋變得堅如磐石。
——“雞蛋從高空墜落”研究報告
石,2005級壹班。
古人常以“雞蛋碰石頭”比喻貪多嚼不爛。可見雞蛋是極其脆弱的,輕輕壹敲就會碎。如果雞蛋能從十幾米高的地方掉下來而安然無恙,那簡直是天方夜譚。但是科學有時候可以把不可思議的事情變成現實。今天,讓我們壹起走進這個神話。
首先,我們先明確壹下從十幾米高的地方掉下來的概念。不難計算出,如果不考慮空氣阻力,物體落地的速度會達到每秒十幾米。為了讓大家更好的理解這麽快的速度會有什麽樣的效果,我打個比方。這就像壹輛時速40km/h的車突然撞墻,後果可想而知。如果不采取任何措施,別說是雞蛋,就是石頭,恐怕也會碎掉。
這樣壹件看似不可能的事情是不可能的嗎?不,這就是科學的魅力。只要我們基於正確的科學原理提出可行的解決方案,然後經過壹次又壹次實踐的檢驗,不斷完善,是完全有可能的。
今天,第四屆科技節的“落蛋”比賽給我們提供了壹個自由發揮的機會。讓我們放飛想象的翅膀去創造這個奇跡吧!
遊戲規則:
從五樓陽臺扔下壹個有壹定防護措施的雞蛋,讓它自由落體。在不打破雞蛋的前提下,整個裝置(不包括雞蛋)的重量越小,落點越靠近指定地點,比賽成績越高。
首先,科學真理:
(1)理論基礎:
1,動量定理表達式:Ft =△p
其中△p指動量的變化,F指沖量的大小,T指力的作用時間。
因為雞蛋下落過程中動量△p的變化是壹定的,雞蛋受力F與作用時間T成反比,即T越大,F越小,作用在雞蛋上的力也越小。這樣,雞蛋就不容易破了。
2.物體從空中垂直下落的空氣阻力F與空氣密度ρ、物體有效截面積S和下落速度v的平方成正比,阻力的大小可表示為f=CρSv2,其中c為阻力系數,壹般在0.2-0.5之間,ρ=1.2kg/m3。物體在壹段時間後會達到壹個勻速,這個速度叫做極限速度。
我們可以發現以下日常現象:
雨滴在空中下落的速度越來越快,空氣阻力也越來越大。當阻力等於雨滴的重力時,兩個力平衡,雨滴開始勻速下落。
跳傘運動員在空中打開降落傘,隨著降落傘橫截面積的增大,他們獲得更大的空氣阻力,緩慢降落。以上是這個公式在生活中的應用。
明白了這壹點,我們就不會認為設備的加速度是9.8m/s2了。
3.所有物體都有慣性。在整個裝置落地的那壹刻,裝置靜止了。但由於慣性,雞蛋會不斷移動,造成擠壓,與裝置碰撞,容易損壞。如何將雞蛋因慣性帶來的影響降到最低,需要進壹步分析解決。
(2)、規則分析:
有了理論指導,我們就可以分析遊戲規則了。目的是在不違反遊戲規則的前提下,充分考慮各方面的影響和應該解決的問題,從而制定切實可行的方案。
因為遊戲規則裏有壹個大前提,就是雞蛋沒有打破,雞蛋壹旦打破,就會被淘汰,所有的努力都是白費。所以最重要的是保證雞蛋不被打破,然後再考慮如何讓設備的重量盡可能的小,讓設備盡可能的穩定。要保證雞蛋不被打破,就要加強防護措施;重量越小越好,就要選擇密度低的材料,能省則省;穩定性要盡可能高,壹是投得準,二是受大氣影響盡可能小。
二、方案設計:
在前面理論基礎的支持下,我們仔細分析了遊戲規則,找到了問題的關鍵。現在我們可以制定壹個可行的計劃。
根據在學生中的調查和在全國各地舉行的類似比賽的計劃,常見的和可行的計劃如下:
1,降落傘類型:
降落傘式,顧名思義,就是利用降落傘增加空氣阻力,讓雞蛋和整個裝置平穩著陸。
這個方案是最容易想到的,因為這個方法用在跳傘和飛船減速上,效果很好。安全性極高,達到小速度時,整個裝置可以勻速下落。該裝置的重量不會很重。唯壹的缺點是實驗裝置受大氣擾動影響太大就會飄忽不定,不準確,經常無法落到指定位置,從而影響比賽成績。
2、包裝類型:
外包裝型是用更多的減震材料把雞蛋包裹得緊緊的。如泡沫、棉花、各種填充材料等。通過這些物質的緩沖作用,達到保護雞蛋的目的。
這個方案也比較好想。相信大家都見過日常生活中用各種填充材料保護貴重物品的方法。這確實是壹個有效的方法。該方案受空氣阻力影響小,精度高。因為使用的材料密度極低,所以整個裝置的重量可以最小化。但美中不足的是整個裝置處於自由落體狀態,落地速度比較高,所以對裝置的牢固性和緩沖效果要求比較高,安全性稍差。
3.不倒翁類型:
不倒翁式是指整個裝置就像壹個不倒翁,盡可能降低重心,使裝置在下落時保持穩定狀態,保證始終有壹面接觸地面。那麽保護工作只需要在這壹面做,節省材料。
本方案充分考慮了前壹方案中可能出現的空中翻滾現象,經過改進後形成。其可靠性遠高於第壹種方案,而且材料更經濟,精度更高。美中不足的是,為了保證裝置的重心降低,需要在底部放置壹個有質量的物體,這大大加重了整個裝置的重量,會影響比賽成績。
4、多面體類型:
多面體式是將整個裝置做成多面體,用結實的繩子將雞蛋固定在多面體的中心,使整個雞蛋懸空。裝置落地後,無論哪邊落地,蛋都不會落地,蛋會完好無損。
這種方案不需要額外的材料,只需要做壹個多面體骨架和幾條線,在材料上極其節省,重量也會大大減輕。因為空氣阻力小,穩定性好。但是這種方案也有壹個很大的缺點就是多面體不容易綁,牢固度不高。落地後可能分崩離析,蛋也岌岌可危。
5、雙氣球型:
雙氣球式,就是把雞蛋放在壹個氣球裏,充入壹定量的空氣,外面再放壹個氣球,充入適量的空氣。這樣,兩層氣球之間就會形成壹個氣墊,保護雞蛋免受地面的沖擊。
這個方案用的材料應該是所有方案中最少的,重量只有兩個氣球的重量,幾乎可以忽略不計。但這種方案有壹個致命的缺點,就是兩層氣球中有壹層是緊密接觸的,沒有氣墊保護。如果這架飛機觸地,壹切都完了。另外由於重量輕,受空氣擾動的影響,穩定性不是很好。
6、螺旋槳類型:
螺旋槳式是在整個裝置上方安裝壹個螺旋槳,由流動的空氣驅動或遙控,使螺旋槳旋轉,以提高安全性和準確性。這和直升機的飛行原理非常相似。
這種方案降低了裝置因螺旋槳旋轉而下降的速度,安全性更高。如果是遙控的話,準確率會高。問題是如何保證螺旋槳壹直開著。壹旦螺旋槳不啟動,精確度就無法保證。如何保證螺旋槳的順利轉動也是壹個問題。
7.滑翔機類型:
滑翔機型,顧名思義就是在滑翔機下面掛壹個雞蛋,整個裝置會在空中滑行,最後平穩著陸。
這種方案精度極差,登陸地點不確定。如果登陸點不受限制,這無疑是壹個安全性很高的好方案。在這個遊戲規則下,不推薦這種方法。
8、鹽水型:
鹽水型,就是用壹種很濃的氯化鈉溶液,讓雞蛋浮在上面,落地後鹽水作為緩沖材料,保證雞蛋不被打碎。
該方案新穎獨特,以鹽水為緩沖,安全性高,受空氣阻力影響小,精度高。然而,該設備不容易控制。如果裝置在空中翻滾,鹽水濺出,就起不到保護作用。所以要保證設備重心穩定,盡可能低。這個裝置的重量不容忽視。畢竟鹽水的密度比泡沫大很多。
9、吸管組類型:
吸管組式:將幾根吸管綁在壹起做成壹個吸管組,將幾組吸管組建成金字塔形狀,中間夾雞蛋,用膠帶固定。因為吸管是空心的,可以起到緩沖的作用。
該方案材料來源廣泛,重量輕,體積小,具有較好的精度。至於安全性,可能更差。畢竟吸管的緩沖作用有限。
10,綜合型:
綜合型,即幾種防護措施組合起來使用,制作的裝置也是五花八門。
毫無疑問,集成設備的安全性將大大提高。很難說準確性是提高了還是降低了。不過有壹點可以肯定,就是設備總重量大大增加,可能會影響遊戲性能。
… …
以上大致介紹了十種方案。其實方案很多,我就不壹壹列舉了。不難看出,這十個方案各有利弊,很難找到壹個完美的方案。而且各種方案的偶然性更大。以上只是從理論層面對各種方案的分析,實際操作中會發生各種意想不到的事情。
三、實踐檢驗:
(壹)、外部影響分析:
天氣條件、場地條件、設備制造條件、蛋的大小和形狀等。這時候會對比賽結果產生壹定的影響。
1,天氣條件的影響:
天氣條件對這種比賽有很大的影響。主要影響的是風力的大小。理想的天氣狀況應該是幾乎沒有風,這樣才能保證壹些需要空氣阻力減速的設備能夠順利著陸。如果風力太大,降落傘、螺旋槳、雙氣球等類型的實驗裝置都會在風中搖擺,精度差,安全性大打折扣。
2.場地條件的影響:
場地的情況直接影響比賽的表現。這裏的站點主要是指設備落地的站點。理想的場地應該是平坦柔軟的,這樣會大大增加成功的幾率。可惜這個比賽的場地是大理石地面,平整還可以,但是異常堅硬,這無疑是對設備的嚴峻考驗。這就要求我們的裝置必須堅固,具有良好的緩沖效果。
3、設備生產的影響:
這個設備的質量有很大的不確定性。實驗成功不代表正式比賽成功。因為測試時整個器件從十幾米高的地方掉下來,會造成器件的整體或局部損壞。如果被測試的設備再次用於比賽,這些損壞的影響就會顯現出來。會對被認為安全可靠的設備造成事故。如果做了壹個新的器件,即使原理和測試中的器件壹模壹樣,也不能保證壹定會做的和測試中的器件壹樣,問題往往就出現在這壹個小小的差異上。
4.雞蛋大小和形狀的影響:
也許妳會問:雞蛋的大小和形狀對實驗結果還有影響嗎?答案是肯定的。請教了物理老師宋,才知道雞蛋越小越不容易破。這個妳可能不懂,我也不懂,宋老師舉了壹個恰當的例子:把壹籃子大小不壹的雞蛋搖幾下,妳會發現大雞蛋先破,小雞蛋後破。由此可知,小雞蛋更強。如果兩個蛋殼厚度不同的雞蛋發生碰撞,蛋殼薄的雞蛋肯定先碎。由此可知,蛋殼厚的雞蛋更結實。另外,形狀規則的雞蛋由於受力均勻,會比形狀不規則的雞蛋更結實。所以用的雞蛋太長,太圓,太平,或者凸起凹陷。
如果遊戲規則允許自帶彩蛋,壹定要註意以上內容。如果妳不帶自己的雞蛋,那就只能聽天由命了。
可見這種競爭中很多不確定因素都是不可預測的。對於前兩種影響,對每個參賽選手都是公平的。條件好對誰都好,條件差對誰都不好。對於後兩種效果,壹定要小心翼翼,爭取完美調試設備,確保比賽時萬無壹失。
(2)、臨場提示:
所有準備工作就緒後,您只需實際測試自己的設備。
正式比賽並不代表勝負已定。經過分析,這裏面還是有不少貓膩的。
首先,壹定要把妳的設備對準投擲點。如果不是瞄準投擲點,那麽裝置落地時還有什麽精度可言?針對投擲點,妳可以先把壹顆鵝卵石扔下去,看看落點和鵝卵石落點的關系,然後據此確定妳的設備落點。可以多試幾次,找到最佳的起點和終點。
再次,對於要求穩定下落的裝置,必須向下調整降落面,以保證重心的穩定。設備的這種姿態必須要求重心最低,以避免設備在空中翻滾、搖擺和晃動。如果重心不夠低,可以在設備底部臨時綁壹個重物。但這樣會大大增加設備的重量,這是不得已而為之。
最後,盡量把設備放在允許高度的最低點,這樣下落高度會降低,設備落地時的速度也會降低,增加了安全性。
第四,最佳計劃:
在充分考慮了各方案的優缺點和外界環境對器件的影響後,我們選擇了最佳方案,即外包裝型。選擇它的原因如下:
1.外包裝裝置采用密度低、重量輕的材料,用料少、重量輕,能達到更好的防護效果。
2.穩定性高。因為受空氣阻力影響較小,所以可以沿著大致垂直向下的軌跡下落。如果落點選的準,落點會很準。
3.消除了設備在空氣中翻滾的可能影響。因為雞蛋周圍的保護程度在所有方向上都是壹樣的,所以設備的哪壹側先接觸地面將受到緩沖材料的保護。即使設備在空中翻滾,也不會對設備的安全性造成太大影響。
4.這些材料隨處可得。由於選用的材料都是泡沫、棉花等常見材料,所以很容易找到,設備成本也不會太高。
5.成功的概率很高。只要防護材料足夠厚,防護效果足夠好。不需要各種調試,讓設備處於最佳狀態。在摔倒的過程中沒有人工幹預,比賽不會因為人可能的失誤而受到影響。
所以“外包裝”方案應該是最好的。相對來說更好。其實這個方案也有缺點,就是落地後可能會反彈,影響精度。
解決方法是在設備上覆蓋壹層彈性較小的材料,這樣設備落地後就不會反彈。另外,在設備外面貼雙面膠也是壹個不錯的方法。
動詞 (verb的縮寫)總結和分析:
高空落蛋,看似不可能的事情,經過壹番討論分析,就會變成現實。這就是科學的魅力。它可以通過科學手段解決此類類似問題。壹個小小的落蛋裏面有那麽多復雜的內容和科學原理,讓我不禁想起畢達哥拉斯的壹句話:處處留心就能學會。
註意身邊的小事!它將包含豐富的科學真理,只要我們去發現和實踐。科學真理的大門剛剛向我們敞開,它充滿了神秘和未知,等待我們去探索。