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Les projets de chute d’œufs aident les élèves à explorer des concepts de base tels que la gravité, la force et l’accélération. Dans un projet de gouttes d’œufs, les règles et les détails spécifiques peuvent varier. L'idée générale est de demander aux élèves de concevoir un récipient qui permettra à un œuf de tomber en toute sécurité de différentes hauteurs sans se rompre. L’un des objectifs est souvent d’essayer d’utiliser le moins de matériel possible. Les projets de largage d’œufs combinent compétences en résolution de problèmes et principes de base d’ingénierie et de physique.
Lois du mouvement
La science derrière la résolution du "problème" des œufs qui tombent se trouve dans les lois du mouvement de Sir Isaac Newton. La première loi stipule qu'un objet au repos restera au repos et qu'un objet en mouvement restera en mouvement, à moins d'être sollicité par une force externe déséquilibrée. Cette loi signifie que si les forces agissant sur un œuf qui tombe sont égaux, il restera dans son état actuel de mouvement. Si une force supérieure à celle agissant sur l'œuf est appliquée, elle accélérera. "Accélération" signifie tout changement de vitesse - ralentissement, accélération ou changement de direction. Si vous tenez un œuf, les forces que vous appliquez sont égales et équilibrées, annulant la force de gravité. Par conséquent, il reste immobile dans votre main. Si vous lâchez l'œuf, la gravité devient une force déséquilibrée et fait tomber l'œuf au sol.
Force, masse et accélération
La deuxième loi de Newtons traite des relations entre la masse des objets, son accélération et la quantité de force qu’elle exerce. Plus un objet est lourd et plus il voyage rapidement, plus il exerce de force. La gravité entraîne la chute d'objets à une vitesse de 32,2 pieds carrés par seconde. En réduisant la quantité de masse dans le récipient à œufs, vous réduisez la force qu’il exerce lorsqu’il tombe.
Égal et opposé
La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Cela signifie que lorsque vous exercez une force sur un objet, celui-ci exerce une force sur vous. Par exemple, si vous vous teniez sur un bateau et que vous étiez poussé hors du quai, même si vous le poussiez, le quai était repoussé. C'est ce qui fait que le bateau s'éloigne du quai. Ce concept est utile pour comprendre pourquoi un œuf se casse quand il frappe le sol; le sol retourne la force de l'œuf au contact du sol. L'utilisation de matériaux absorbant les chocs peut aider à réduire la quantité de force échangée entre le sol et l'œuf.
Conservation d'énergie
La loi de conservation de l'énergie aide à comprendre comment atténuer les effets d'un œuf qui tombe au sol. L'énergie ne peut être ni créée ni détruite, mais seulement transférée. Lorsqu'un objet tombe au sol, une partie de son énergie est transférée au sol, tout en conservant une partie de l'énergie. C'est pourquoi une balle peut rebondir de plus en plus bas. Finalement, l’énergie cinétique se dissipe et la balle cesse de rebondir. En comprenant que l'énergie cinétique d'une chute peut être réduite au fil du temps, les élèves peuvent essayer de minimiser la force d'impact d'un œuf qui tombe en utilisant des matériaux permettant un rebond.