美国麻省理工学院的物理学家们为了证实一个物理原理,抛了180次鸡蛋。
你可能也在学校里参加过“抛蛋挑战”。就是那个用各种稀奇古怪的材料把鸡蛋包成“太空舱”,然后从高处扔下去却不让它碎掉的经典科学实验。一直以来,大家普遍认为:如果鸡蛋竖着掉下来,也就是尖头或钝头朝下,它会更不容易碎。但最近,物理学家们发表在《通讯·物理学》上的研究却打破了这个“常识”。
这群认真又执着的物理学家们亲自——不,是拿鸡蛋来——验证了这个说法到底靠不靠谱。他们一共做了180次“摔鸡蛋”实验,测试了60个鸡蛋从不同高度(别担心,不是几十米高楼,只是几毫米的小高度)分别以竖直和水平方向掉落的结果。
结果令人意外:鸡蛋其实更适合“躺平”着地!
物理学家发现,当鸡蛋竖着掉下来的时候,在仅仅8毫米的高度就有一半以上的鸡蛋碎掉了,而且不管哪一头朝下,都没啥区别。而如果是侧着掉下来,鸡蛋的“抗摔力”明显更强,同样高度下只有不到10%的鸡蛋碎掉。
为了进一步搞清楚原因,他们还动用了压缩机,对鸡蛋进行“压碎测试”。他们想知道,到底哪个方向更能扛住外力。结果显示:无论是竖着压还是横着压,鸡蛋都需要大约45牛顿的力量才能被压碎。不过,横向受力时,鸡蛋能在破裂前承受更大的变形,也就是说它能吸收更多的冲击能量。
这说明什么呢?鸡蛋在横向掉落时其实更有“韧性”,更能“忍辱负重”而不碎。那为什么以前大家都以为竖着掉更安全呢?物理学家解释说,这其实是对几个物理概念的误解:刚度、强度和韧性。
简单来说,鸡蛋竖着压确实更“硬”(刚度高),不容易变形,但这不代表它更“耐打”(韧性好)。而横向虽然看起来更容易变形,但它就像一块弹簧,能在破裂前“消化”更多能量,从而保护自己。
所以,下次再玩“抛蛋挑战”,不妨试试让鸡蛋“躺”着落地。
这项研究的目的,可不是为了刷新我们对鸡蛋的认知,它是为了给工程学带来巨大启发——物理学家们认为,鸡蛋壳的结构特性,尤其是结构在动态负荷下的响应机制,可以为设计轻质又坚固的材料提供灵感,比如飞机外壳、防护装备,甚至未来的抗震建筑。
你看,物理学家摔鸡蛋可不是闹着玩的,这是在为科学铺路啊!
来源:科技日报