Ouăle sunt mai puțin susceptibile să se crape atunci când sunt aruncate pe orizontală față de verticală, contrazicând înțelepciunea convențională.
Competițiile de căderi de ouă sunt o bază a cursurilor de fizică de liceu și colegiu. Scopul este ca elevii să construiască un dispozitiv folosind înveliș cu bule, paie sau alte materiale concepute pentru a ține un ou și a -l menține intact după ce au fost aruncate de la o înălțime substanțială – să state, 10 metri (aproape 33 de metri). Există chiar și o versiune „ou gol” în care un ou crud este aruncat într -un recipient de mai jos. Competiția este destinată să -i învețe pe elevi despre mecanica structurală și fizica impactului și nu este un lucru ușor; Majoritatea ouălor aruncate se rup.
Profesorul de inginerie MIT, Tal Cohen, a decis să investigheze de ce rata de eșec a fost atât de mare și a raportat constatările echipei sale în o hârtie Publicat în revista Comunicații Physics. “Convenția universală este că oul ar trebui să fie într -o orientare verticală atunci când lovește pământul”, ” Cohen a spus revista Physics. Dar rezultatele lor din studiile controlate care simulează provocarea de cădere a ouălor din laborator pun în discuție această înțelepciune convențională.
Nu este o presupunere nerezonabilă de făcut. Un alt truc popular de petrecere a fizicii este să mergi pe mai multe cutii de ouă fără să le rupi. În mod obișnuit, este nevoie doar de aproximativ cinci kilograme și jumătate de forță pentru a sparge o singură coajă de ouă, mult mai mică decât omul adult mediu. Ca i a scris pentru ardezie În 2012, „Cheia este alinierea ouălor, astfel încât polul îngust să fie îndreptat în sus și să pășești astfel încât să îți distribuie greutatea pe întreaga suprafață, pentru a evita supraîncărcarea oricărei coji de ouă”. (A fi desculț ajută și el.)
De fapt, am remarcat la acea vreme o istorie surprinzător de lungă a studiilor științifice ale cojilor de ouă și a modului în care fisurile se propagă – în special în anii 1950 și 1960, când au servit ca modele utile pentru analiza eșecului la construirea de avioane. Duritatea provine din structura cochiliei de ou; Este alcătuit în mare parte din cristale de carbonat de calciu (calcită), similar cu smalțul dinților sau cojile de mare, încorporate într -o matrice proteică. Învelișul de ou este întărit în continuare de un strat subțire de colagen interior. Acest lucru tinde să mențină daunele localizate, deoarece fisurile se răspândesc puțin mai degrabă decât o pauză curată.
Cohen și colab. Dă -i un strigăt în introducerea lor la Jonathan Swift Călătoriile lui Gulliverîn special, cearta de lungă durată dintre oamenii din Lilliput și Blefuscu cu privire la cea mai bună orientare pentru crăparea unui ou. Desigur, există tehnica clasică a bucătarului cu o singură mână de ouă-imortalizat în comedia romantică din 1954, Sabrina– Ceea ce implică menținerea oului între degete și degetul mare și rapirea marginii brusc împotriva marginii bolului pentru a obține o pauză curată. Din păcate, acest lucru se termină de obicei într -o mizerie zdrobită, oarecare, atunci când sunt încercate de amatori. (Practicarea cu o minge de golf poate îmbunătăți abilitatea cuiva.)
Oamenii de știință MIT au studiat anterior cu exactitate câtă forță să se aplice în centrul unui ou. Mai exact, oamenii de știință au conceput o formulă matematică care leagă geometria ovoidală a cojii de ouă și rigiditatea acesteia – o proprietate care, împreună cu puterea (un concept înrudit, dar distinct), reprezintă cât de multă forță poate rezista un obiect dat înainte de rupere. Este vârful îngust care este partea cea mai rezistentă la fisură a oului, deoarece coaja devine mai rigidă cu atât curbele de ou sunt mai mari. De aceea, apăsarea în jos atât pe partea de jos, cât și pe partea de sus a unui ou cu degetele nu va funcționa. Dar întoarceți oul pe orizontală și apăsați chiar în centru, iar coaja se crăcă ușor.
Rigiditate vs. duritate
Deci, ce se întâmplă cu aceste ultime constatări MIT? Pentru studiu, Cohen și colab. A cumpărat 180 de ouă de pui – brandul de semnătură Kirkland de la Costco – și și -au desfășurat propriile experimente de picătură de ouă în laborator. Au aruncat 60 de ouă fiecare de la trei înălțimi diferite (8, 9 și 10 milimetri) pe o suprafață dură în trei orientări diferite: orizontală, verticală pe capătul ascuțit și verticală pe capătul contondent. De asemenea, au supus 60 de ouă suplimentare la testele de compresie pentru a determina forța necesară pentru ruperea ouălor atât în orientările verticale, cât și în cele orizontale.
Instantanee experimentale pentru picături de ou verticale (de sus) și orizontale (de jos). Credit: A. Sutanto și colab., 2025
Rezultatele: Peste jumătate din ouă s-au rupt atunci când s-a aruncat pe verticală de la o înălțime de 8 milimetri (31 inch), indiferent de capătul oului ouă îndreptat în jos. Cu toate acestea, mai puțin de 10 la sută din ouăle scăzute orizontal au rupt. Ouăle s-au rupt atunci când forța a depășit 45 de newtons, o capacitate impresionantă de încărcare a sarcinii pe oug care este independentă de orientarea sa.
Cu toate acestea, a existat o diferență cheie între cât de verticală și ouă stoarse orizontal deformate în experimentele de compresie – și anume, primii s -au deformat mai puțin decât cel de -al doilea. Rigiditatea mai mare a cochiliei de -a lungul axei sale lungi a fost un avantaj, deoarece sarcina grea a fost distribuită pe suprafață. (Acesta este motivul pentru care tehnica cu o one de ouă vizează centrul unui ou ținut orizontal.)
Dar autorii au descoperit că acest avantaj atunci când este sub compresie statică s -a dovedit a fi un dezavantaj atunci când renunțați la ouă de la o înălțime, poziția orizontală apărând ca orientare optimă. Se reduce la diferența dintre rigiditate – cât de multă forță este necesară pentru a deforma oul – și duritatea, adică câtă energie poate absorbi oul înainte de a se crăpa.
Experimentele lui Cohen și alții au arătat că ouăle sunt mai dure atunci când sunt încărcate orizontal de -a lungul ecuatorului lor și mai rigide atunci când sunt comprimate vertical, ceea ce sugerează că „un ou aruncat pe ecuatorul său poate susține probabil mai multe înălțimi de picătură fără a se crăpa”, au scris ei. “Chiar dacă ouăle ar putea susține o forță mai mare atunci când sunt încărcate în direcția verticală, nu implică neapărat faptul că acestea sunt mai puțin susceptibile să se rupă atunci când sunt aruncate în acea orientare. Spre deosebire de încărcarea statică, să rămână intactă în urma unui impact dinamic, un corp trebuie să fie capabil să absoarbă toată energia cinetică prin transferul acesteia într -o deformare revelabilă.”
„Ouăle trebuie să fie dure, nu rigide, pentru a supraviețui unei căderi”, Cohen și colab. încheiat, arătând spre înțelegerea noastră intuitivă că ar trebui să ne îndoiți genunchii, mai degrabă decât să -i blocăm într -o poziție îndreptată atunci când aterizăm după un salt, de exemplu. „Rezultatele și analiza noastră servesc ca o poveste de precauție despre modul în care limbajul poate afecta înțelegerea noastră a unui sistem, iar încadrarea necorespunzătoare a unei probleme poate duce la neînțelegere și greșeală”.
DOI: Fizica comunicațiilor, 2025. 10.1038/s42005-025-02087-0 (Despre Dois)
Jennifer este un scriitor senior la Ars Technica, cu un accent deosebit pe locul în care știința întâlnește cultura, care acoperă totul, de la fizică și subiecte interdisciplinare conexe până la filmele și serialele sale de televiziune preferate. Jennifer locuiește în Baltimore împreună cu soțul ei, fizicianul Sean M. Carroll, și cele două pisici ale lor, Ariel și Caliban.
Comentarii recente