Науковці МТІ спростували міф про стійкість яєць у вертикальному положенні

Щороку багато студентів беруть участь у популярному фізичному експерименті, відомому як «випробування яйця». Завдання полягає в тому, щоб загорнути яйце у вату, обмотати клейкою стрічкою чи іншими матеріалами, а потім скинути його з даху школи. Кожен, хто брав участь у цьому досліді, знає, наскільки складно створити конструкцію, яка врятує яйце від руйнування.

Після проведення таких експериментів викладачі часто пояснюють фізику удару, зокрема стверджуючи, що яйця у вертикальному положенні розбиваються рідше, ніж у горизонтальному. Однак професорка інженерії Массачусетського технологічного інституту Таль Коен засумнівалася в правильності цього твердження після проведення подібних дослідів зі студентами-першокурсниками.

«Це твердження базується на статичній поведінці яйця, але динамічний удар — це зовсім інша річ», — пояснює професорка Коен. Щоб перевірити, чи правильну інформацію вона подає студентам, дослідниця вирішила провести серію лабораторних експериментів.

Результати цього дослідження, опубліковані в журналі Communications Physics, виявили, що усталене уявлення було хибним — яйця в горизонтальному положенні насправді мають меншу ймовірність розбитися.

Для проведення експериментів науковці придбали понад 200 яєць у магазині Costco. Спочатку команда розчавила частину яєць у спеціальному пристрої, який дозволяв фіксувати силу, необхідну для руйнування шкаралупи. Дослідження показало, що яєчна шкаралупа тріскалася приблизно під дією однакової сили незалежно від того, чи лежало яйце горизонтально, чи стояло вертикально в пристрої.

Наступним етапом були експерименти з падінням яєць. Для чистоти експерименту їх скидали з невеликої висоти — лише близько восьми міліметрів. Така висота була обрана для того, щоб отримати різноманітні результати, оскільки при падінні з більшої висоти всі яйця розбивалися незалежно від орієнтації.

Брендан М. Унікевич, аспірант МТІ та співавтор дослідження, зазначає, що поширене непорозуміння щодо більшої крихкості бічної сторони яйця могло виникнути через те, як ми зазвичай розбиваємо яйця під час приготування їжі. Коли ми розбиваємо яйце посередині, утворюються довгі тріщини, які можуть чисто розділити шкаралупу навпіл. Натомість, як показали експерименти, при ударі по кінчиках яйця шкаралупа провалюється всередину, що не є оптимальним результатом для приготування омлету.

Один з дослідників провів аналогію з людським тілом: «Якщо ви падаєте з висоти, ви не повинні випрямляти коліна, бо так можна зламати кістки. Потрібно згинати коліна — саме це і робить яйце».

Професорка Коен підкреслює, що експерименти демонструють, як наша інтуїція щодо поведінки об'єктів, що падають у реальних умовах, не завжди є надійною. Саме тому важливо, щоб інженери та студенти інженерних спеціальностей були готові ставити під сумнів загальноприйняті уявлення.

Цікавий факт: згідно з університетською політикою, людям не дозволяється споживати експериментальні матеріали після їх використання в лабораторії. Однак собака професорки Коен, на якого це обмеження не поширювалося, отримав кілька поживних трапез з експериментальних яєць.

Це дослідження є важливим нагадуванням про те, що навіть найпростіші та найпоширеніші наукові демонстрації можуть приховувати несподівані відкриття, і що перевірка усталених тверджень експериментальним шляхом залишається основою наукового методу.