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科普園地 | 物理學家為何要加入“拋蛋挑戰”

2025-05-11 01:25:00 來源: 科技日報 點擊數:

科技日報記者 張夢然

美國麻省理工學院的物理學家們為了證實一個物理原理,拋了180次雞蛋。

你可能也在學校里參加過“拋蛋挑戰”。就是那個用各種稀奇古怪的材料把雞蛋包成“太空艙”,然后從高處扔下去卻不讓它碎掉的經典科學實驗。一直以來,大家普遍認為:如果雞蛋豎著掉下來,也就是尖頭或鈍頭朝下,它會更不容易碎。但最近,物理學家們發表在《通訊·物理學》上的研究卻打破了這個“常識”。

這群認真又執著的物理學家們親自——不,是拿雞蛋來——驗證了這個說法到底靠不靠譜。他們一共做了180次“摔雞蛋”實驗,測試了60個雞蛋從不同高度(別擔心,不是幾十米高樓,只是幾毫米的小高度)分別以豎直和水平方向掉落的結果。

結果令人意外:雞蛋其實更適合“躺平”著地!

物理學家發現,當雞蛋豎著掉下來的時候,在僅僅8毫米的高度就有一半以上的雞蛋碎掉了,而且不管哪一頭朝下,都沒啥區別。而如果是側著掉下來,雞蛋的“抗摔力”明顯更強,同樣高度下只有不到10%的雞蛋碎掉。

為了進一步搞清楚原因,他們還動用了壓縮機,對雞蛋進行“壓碎測試”。他們想知道,到底哪個方向更能扛住外力。結果顯示:無論是豎著壓還是橫著壓,雞蛋都需要大約45牛頓的力量才能被壓碎。不過,橫向受力時,雞蛋能在破裂前承受更大的變形,也就是說它能吸收更多的沖擊能量。

這說明什么呢?雞蛋在橫向掉落時其實更有“韌性”,更能“忍辱負重”而不碎。那為什么以前大家都以為豎著掉更安全呢?物理學家解釋說,這其實是對幾個物理概念的誤解:剛度、強度和韌性。

簡單來說,雞蛋豎著壓確實更“硬”(剛度高),不容易變形,但這不代表它更“耐打”(韌性好)。而橫向雖然看起來更容易變形,但它就像一塊彈簧,能在破裂前“消化”更多能量,從而保護自己。

所以,下次再玩“拋蛋挑戰”,不妨試試讓雞蛋“躺”著落地。

這項研究的目的,可不是為了刷新我們對雞蛋的認知,它是為了給工程學帶來巨大啟發——物理學家們認為,雞蛋殼的結構特性,尤其是結構在動態負荷下的響應機制,可以為設計輕質又堅固的材料提供靈感,比如飛機外殼、防護裝備,甚至未來的抗震建筑。

你看,物理學家摔雞蛋可不是鬧著玩的,這是在為科學鋪路啊!

責任編輯:常麗君

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