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揭开“鸡蛋不碎”之谜

作品ID:11600
作者姓名:杨惟楚
作者学校:南师附中仙林学校小学部
作者区域:栖霞区

揭开“鸡蛋不碎”之谜

一、问题的提出
我和妈妈去逛超市,妈妈买了一些鸡蛋,放进了购物车里,上面又放了几盒牛奶,我和妈妈说:“不行,这样鸡蛋会很容易碎的。”妈妈说“这你就不知道了吧,小小的鸡蛋可有着大大的能量,它能承受很大的重量呢。”我将信将疑,鸡蛋不是很容易碎吗,能承受多大的重量呢?妈妈看出了我的疑惑,说“不信,我们回家做一个实验吧”。
二、实验准备


一个鸡蛋、两卷个小的透明胶带(用于固定鸡蛋)、重物(比如一些厚的书、盒装牛奶等)
 
三、实验过程
第一步:首先,把胶带放在鸡蛋的顶端与底端,注意不要让鸡蛋的两端露出胶带,然后将鸡蛋放在平整的桌面上。

 
   

第二步:放上一本厚厚的书,再增加一本书,再放上一盒牛奶,再逐渐增加叠放牛奶,观察鸡蛋现象。

       
   
 

当我们持续往鸡蛋上施加重物时,鸡蛋仍然保持完好的状态,我们放了3本书,三盒牛奶,鸡蛋还是完好无损。

       
   

没想到一个小小的鸡蛋承重能力如此惊人!
四、实验结论及原理
这到底是什么原理呢?
妈妈和我一起查了资料,终于揭开了“鸡蛋不碎”之谜!原来秘密就在于鸡蛋表面不到2毫米的小薄壳(qiào)上。鸡蛋壳属于“薄壳结构”,薄薄的蛋壳之所以能承受这么大的压力,是因为鸡蛋壳从各个方向看上去都是拱形,而这种结构能够通过精妙的弧度,将受到的压力分散到鸡蛋壳的每一个部分,使鸡蛋均匀受力,因此鸡蛋能承受较大的压力。有资料显示鸡蛋最大可以承重30—40公斤呢。
五、实验反思
( 一)鸡蛋壳的成分和结构
鸡蛋壳主要成分是碳酸钙,本身具有一定的坚固性。而且蛋壳的结构有三层,外层为表皮层,中层为海绵层,内层为乳头层。虽然蛋壳看似很薄,但是它是一种巧夺天工的天然薄壳结构,它巧妙的利用了力学原理,通过凸出向外的曲面把施加在蛋壳上的力均匀的分散到蛋壳各处,大大增加了自身的抗压性,所以能承受这么大的压力也不会破。
(二)那鸡蛋为什么有时候还会破?
那鸡蛋有“薄壳结构”,是不是就不会破呢?当然不是!什么时候鸡蛋容易破碎?
把鸡蛋放在碗边一敲,就很容易破碎。原因是敲鸡蛋的时候也是只敲鸡蛋壳的一个地方,把力集中到一个点上,所以就很容易破碎了。或者一手捏二个鸡蛋,不费多大的劲也能将他们捏碎。也是因为当一手捏两个鸡蛋时,手的杠杆力集中到了两个鸡蛋的接触点,因为接触点作为受力点,面积很小,所以鸡蛋一下子就碎了!
(三)“薄壳结构”的科学应用
鸡蛋壳的这种薄壳结构,在建筑学中大量运用,建筑师根据“薄壳结构”特点,设计出了许多既轻便又省料的建筑物。比如我们熟悉的国家大剧院、奥运会标志性建筑“水立方”、著名的赵州桥等等都是利用了这个原理。
1、国家大剧院
北京的国家大剧院的壳体结构由一根根弧形钢梁组成,这个巨大的钢架结构中间没有一根立柱支撑,全靠弧形横梁承载6475吨重的壳体,来保证安全稳定是薄壳结构技术应用的巅峰之作。
2、水立方
北京奥运会标志性建筑物之一“水立方”,是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆,“水立方”所运用的膜结构工程就是典型的薄壳建筑,坚固耐用还环保。
3、赵州桥
赵州桥的拱桥也是利用了薄壳结构,使它们所承担的重力和载荷可以均匀地传递。
除了这些,日常生活中,建筑工人戴的安全帽也是运用了薄壳结构。
通过这个科学小探究,我才发现,原来我们熟悉的鸡蛋原来蕴含着这么大的奥秘,我也终于揭开了“鸡蛋不碎”之谜!