Sisältö
Munanpudotusprojektit auttavat opiskelijoita tutkimaan peruskäsitteitä, kuten painovoima, voima ja kiihtyvyys. Munapudotusprojektissa yksityiskohdat ja säännöt voivat vaihdella. Yleinen idea on, että opiskelijat suunnittelevat astian, jonka avulla muna voi pudota turvallisesti erilaisista korkeuksista rikkomatta. Usein yksi tavoitteista on yrittää käyttää mahdollisimman vähän materiaalia. Munanpudotusprojektit yhdistävät ongelmanratkaisutaitot tekniikan ja fysiikan perusperiaatteisiin.
Liikelait
Tiede putoavan munan "ongelman" ratkaisemisen takana on Sir Isaac Newtonin liikelaissa. Ensimmäisen lain mukaan levossa oleva esine pysyy levossa ja liikkeessä oleva esine pysyy liikkeessä, ellei ulkoinen epätasapainoinen voima toimi siihen. Tämä laki tarkoittaa, että jos putoavaan munaan vaikuttavat voimat ovat yhtä suuret, se pysyy senhetkisessä liiketilassaan. Jos kohdistetaan munaan vaikuttavia voimia suurempi voima, se kiihtyy. "Kiihdytyksellä" tarkoitetaan mitä tahansa nopeuden muutosta - hidastamista, nopeuttamista tai suunnan muuttamista. Jos pidät munaa, käyttämäsi voimat ovat tasa-arvoisia ja tasapainossa, mikä poistaa painovoiman. Siksi se pysyy liikkumattomana kädessäsi. Jos päästät munan irti, painovoimasta tulee epätasapainoinen voima ja aiheuttaa sen, että muna putoaa maahan.
Voima, massa ja kiihtyvyys
Newtonin toinen laki käsittelee esineiden massan, sen kiihtyvyyden ja sen käyttämän voiman määrän välistä suhdetta. Mitä raskaampi esine on ja mitä nopeammin se kulkee, sitä enemmän voimaa se käyttää. Painovoima saa putoavat esineet kiihtymään nopeudella 32,2 jalkaa sekunnissa neliössä. Vähentämällä munasäiliön massamäärää vähennät sen käyttämän voiman määrää pudotettaessa.
Tasa-arvoinen ja vastakkainen
Newtonin kolmannen lain mukaan jokaisessa toiminnassa on sama ja päinvastainen reaktio. Tämä tarkoittaa, että kun kohdistat voimaa esineeseen, esine kohdistaa voiman takaisin sinuun. Esimerkiksi, jos seisot veneessä ja työnsi telakalta, vaikka työnsit telakkaa, telakka työnsi taaksepäin. Tämä aiheuttaa veneen siirtymisen pois laiturista. Tämä käsite on hyödyllinen ymmärrettäessä, miksi muna hajoaa, kun se osuu maahan; maa palauttaa voiman munasta, kun se kohtaa maan. Iskuja vaimentavien materiaalien käyttö voi auttaa vähentämään maan ja munan välillä vaihdettavan voiman määrää.
Energian säästö
Energiansäästölaki auttaa ymmärtämään, kuinka lievittää maahan putovan munan vaikutuksia. Energiaa ei voida luoda tai tuhota, vain siirtää. Kun esine putoaa maahan, osa sen energiasta siirtyy maahan, kun taas se pitää osan energiasta. Siksi pallo voi pomppia ala- ja alakerrassa joka kerta. Lopulta kineettinen energia hajoaa ja pallo lakkaa pomppimasta. Ymmärtämällä, että pudotuksen kineettinen energia voi vähentyä ajan myötä, opiskelijat voivat yrittää minimoida putovan munaan kohdistuvan iskun voiman käyttämällä materiaaleja, jotka mahdollistavat pomppimisen.