Команда вчених із Массачусетського технологічного інституту (MIT) з’ясувала, що найкращий спосіб зменшити ризик розбиття яйця внаслідок падіння — це покласти його горизонтально, а не вертикально. Дослідження опублікували в журналі Communications Physics.
Після майже 200 експериментів команда дійшла висновку, що горизонтальне падіння яйця з більшою ймовірністю збереже його цілим, ніж вертикальне всупереч поширеним уявленням.
MIT, як і багато інших навчальних закладів, регулярно проводить так звані egg drop challenge — змагання, в яких студенти мають сконструювати пристрій із простих матеріалів (зубочистки, нитки тощо), що дасть можливість зберегти яйце цілим після падіння.
За словами дослідниці Тал Коен, інженерки й співавторки дослідження, викладачі й онлайн-інструкції часто рекомендують розміщувати яйце вертикально. Вважають, що така орієнтація нагадує арку, яка добре перерозподіляє силу удару.
«Після кількох років участі в цьому конкурсі ми почали ставити під сумнів загальноприйняте уявлення. Ми не були переконані, що статичне пояснення, яке підходить до арок, можна просто застосувати до випадку динамічного удару», — пояснила Коен, доцентка кафедри сталих матеріалів та інфраструктури в MIT.
180 яєць, три висоти, дві позиції
Коен та її команда використали частину яєць, яка залишилися після останнього студентського змагання, щоб перевірити свою гіпотезу в лабораторії. Перші тести були непереконливими, тож вони вирішили провести повноцінне дослідження.
Було проведено 180 падінь яєць — вертикально і горизонтально. Кожну серію проводили по 60 падінь на трьох різних висотах: 8 мм, 9 мм і 10 мм.
Після падіння з висоти 8 мм понад 50% «вертикальних» яєць розбилися. Для порівняння, менше ніж 10% «горизонтальних» яєць тріснули на тій самій висоті.
Подальші тести підтвердили: «горизонтальні» яйця здатні витримати більший удар перед тим, як тріснути.
«Люди зазвичай краще інтуїтивно відчувають жорсткість і міцність — параметри, які важливі для статики. Їм властиво мислити в категоріях перерозподілу навантаження, як це відбувається в арці. Але коли йдеться про динаміку, потрібно враховувати також опір руйнуванню. Уявіть дві кулі: одну зі скла, іншу — із гуми. Скляна куля жорсткіша й міцніша, але при падінні з висоти вона, ймовірно, розіб’ється, тоді як гумова зможе деформуватися, поглинаючи кінетичну енергію, і залишиться цілою», — пояснила Коен.
Значення для біо- й інженерних наук
Дослідниця додала, що у природі й інженерії багато структур мають тонкі оболонки, які захищають внутрішній вміст, як-от яйце. Її команда сподівається, що це дослідження може вплинути на сприйняття подібних структур, зокрема під час розроблення матеріалів чи захисних оболонок. Хоча воно не змінить світу, але ще раз нагадує: поширені уявлення не завжди правильні, навіть ті, які викладають на уроках фізики.
Наступного разу, коли впустите яйце на кухні, згадайте: горизонтальне положення мало б дати йому більше шансів уціліти.
Читайте також на ProIT, який гаджет був популярним у рік вашого народження.
Підписуйтеся на ProIT у Telegram, щоб не пропустити жодної публікації!
