ПРОЧНОСТЬ КУРИНОГО ЯЙЦА

Содержание.

Введение………………………………………………………………………………………. 2

Глава I.       Что такое прочность. …………………………………………………………….3

Глава II.      Прочность куриного яйца. ……………………………………………………...4

Глава III.     Эксперимент. ……………………………………………………………………6

Заключение…………………………………………………………………………………….8

Список литературы……………………………………………………………………………9

Приложение

Введение.

В наш век постоянных природных изменений все чаще стало на слуху слово прочность. Постоянно, что-то рушится и ломается. Полторы тысячи лет прошло со времени исчезновения с лица земли шести из семи чудес света. Сохранилось лишь одно из семи чудес – это пирамиды.

Сведения о прочности твердых тел, ставшие  разделом целой науки (физики), относятся к одним из самых древних в развитии человеческого знания.

Уже в глубокой древности, когда люди начали создавать различные изделия, вопросы обеспечения достаточной прочности всего изготовляемого или строящегося становились предметом размышлений, поисков, изобретений. Несколько тысяч лет зодчие рассчитывали прочность, главным образом, опираясь на интуицию.

У каждого предмета есть своя прочность, и у прочности любого предмета есть предел. Физики научились высчитывать прочность материалов, ее учитывают при изготовлении любого предмета. От чего же зависит прочность, может от твердости, но

существует легенда о небывалой прочности куриного яйца. Однако мы часто наблюдаем, что любой удар может повредить яйцо. Споров по этому поводу много, поэтому мы решили проверить какова прочность куриного яйца сами.

Для этого мы поставили цель:  изучить прочность скорлупы куриного яйца.

Задачи:

1. Проанализировать теоретический материал о прочности материалов и прочности куриного яйца;
2. Определить опытным путем прочность яичной скорлупы в зависимости от положения (вертикальное и горизонтальное);
3. Определить опытным путем прочность яичной скорлупы в зависимости от состояния (сырое и вареное);
4. Познакомить учеников и педагогов с результатами опытов.

  Практическая значимость работы:

  Полученные мною результаты можно продемонстрировать на уроках «окружающего мира»,  так как материал по теме расширит круг знаний учащихся за пределами учебной программы, а знания о прочности пригодятся в жизни и дальнейшей учебе.

Глава I.  Что такое прочность?

Прочность тела – это его способность сохранять свою целостность под действием внешних факторов, не разделяясь на отдельные фрагменты, в противном случае говорят, что наступило разрушение. Под механической прочностью понимается способность материалов, изделий, конструкций сохранять свою целостность без разрушения при действии на них механических нагрузок или, кратко говоря, устойчивость объектов по отношению к любому механическому воздействию.

Прочностью обладают, в известной мере, все материалы, все предметы, прочность – необходимое условие их существования, но в то же время при достаточно сильном воздействии все материалы, все тела могут разрушиться. Примеры разрушений хорошо известны: во время землетрясений разрушаются здания, от ветровых нагрузок обрушиваются мосты, разламываются на две части гигантские танкеры, происходят переломы костей конечностей человека, разбивается чашка, ломается карандаш. Известно, что грандиозные средневековые соборы строились столетиями – в значительной мере это связано с тем, что во время постройки обрушивались купола или стены и их приходилось отстраивать заново. Из семи чудес света сохранились только пирамиды – все остальные так или иначе разрушились.

Можно сказать, что с процессами прочности и разрушения человек столкнулся в глубокой древности, когда начал осознанно относиться к своей деятельности: нужно было добиться прочности копья, и нужно было добиться правильных сколов камня при изготовлении рубила. Тысячелетиями накапливались знания – опыт передавался потомкам в виде правил, рецептов, где реальные знания были смешаны с магией; были построены храмы, крепости, каналы, огромные статуи – сложные конструкции, вызывающие восхищение; были построены деревянные парусные корабли, прочность которых позволила человечеству открыть и исследовать планету Земля.

Но научный подход к исследованию прочности и разрушения начался с работ двух великих людей – Леонардо да Винчи (1452–1519) и Галилео Галилея (1564–1642). Кажется, что они интересовались всем, что в то время было важным , и проблема прочности и разрушения не могла не привлечь их внимание (Приложение А, стр. I).

Леонардо впервые провел спланированные систематические эксперименты, в которых определялись разрушающие нагрузки для балок, струн из органических материалов, проволоки, канатов, для колонн под действием сжимающей нагрузки. С опытов Леонардо начался экспериментальный период в развитии строительной механики.

Леонардо был неутомимым экспериментатором. Производя многочисленные опыты, он фиксировал все в своих записных книжках. Вызывает удивление тщательность, с которой описывались условия и технология производства эксперимента.
Конечно, не все выводы Леонардо правильны, есть в них противоречия, ошибки. Не всегда соблюдалась чистота эксперимента. Поэтому вряд ли можно говорить о значительной практической или теоретической ценности этих опытов, тем более что его материалы в то время не были опубликованы. Однако они имеют немалое значение для истории механики. Оно состоит в том, что впервые поиск прочности приобрел форму сознательного, специально заданного исследования.
            Новый значительный шаг в развитии представлений о прочности через 120 лет после Леонардо да Винчи суждено было сделать еще одному титану Возрождения - Галилею.

Галилей, по-видимому, ничего не знал об  исследованиях  Леонардо и начал все сначала. Великий Галилей вошел в историю прежде всего как астроном. А вот его работы в области сопротивления материалов менее известны. Между тем именно Галилей свел большой круг вопросов, связанных с прочностью и разрушением материалов, в одну область знания. Он впервые указал на необходимость построения собственной теории, создания собственной науки - сопротивления материалов.
Ученый пытался понять, почему колонна или балка разрушается, какая сила вызывает это разрушение? Каковы должны быть форма, геометрические размеры и условия работы элемента, чтобы он не разрушался? Для этого ему не хватало математического аппарата и данных теоретической механики, поэтому нельзя сказать, что он построил теорию. Но он подготовил почву, на которой в дальнейшем выросла первая теория прочности.
          Современный подход к изучению  прочности учитывает  строение твердых тел и базируется на нескольких науках: математике, физике. Определение истинной причины разрушения материала является труднейшей задачей. Это обстоятельство не позволяет создать единую общую гипотезу прочности и повлекло за собой появление многих теорий, каждая из которых основывается на своей гипотезе о причине разрушения материала.

Итак, можно сказать, что прочность твёрдых тел – это, в широком смысле - свойство тел сопротивляться разрушению под действием  нагрузок. В узком смысле - сопротивление разрушению.

Глава II. Прочность куриного яйца. 

В природе с яйца начинается любая жизнь, в  яйцеклетке происходит  зарождение  млекопитающих, в том числе  и человека. Древние наши предки  поклонялись яйцу. Еще в дохристианскую эпоху язычники, красочно отмечая приход весны,  готовили к тому празднику писанки -  разрисованные яйца. Эта традиция, раскрашивания яиц на праздник  православия – Пасхи, сохранились во  многих славянских народов. 

Яйцо  - объект постоянных изучений человека. Мы пытаемся ответить на вопросы: что раньше яйцо или птица; почему птица сидит на яйце и не давит его, а птицен легко разбивает его; почему яйца не выпадают из гнезда и т.д. Яйцо – источник парадоксов (Приложение Б, стр.II.)

Любой человек на Земле знает, что раздавить яйцо, плотно взяв его одной рукой, практически невозможно. Для того, чтобы яйцо треснуло, необходимо наличие особых условий, а именно: очень твердая и мускулистая рука, с гораздо более сильными чем у обычного человека пальцами, а также микротрещины в скорлупе яйца, полученные при неправильной транспортировке. Вот разбить яйцо совсем не сложно достаточно просто стукнуть его одним боком об любой твердый предмет. Сама форма яйца и сегодня вызывает восхищение,  хрупкая скорлупа  меньше подвергается разрушению    за счет особой формы.  Но еще наши предки заметили такую интересную особенность яйцевидной формы, как способность проявлять большую прочность при надавливании. Если вы будете аккуратно сдавливать в своей ладони обычное куриное яйцо, да еще и влажной рукой оно обязательно выскользнет из ваших пальцев. Многие древние народы применяли принцип яйцеобразности при строительстве кораблей, к примеру, северные поморы строили свои знаменитые кочи именно с яйцеобразными днищами. Такие корабли при попадании в ледяное сжатие просто выдавливались вверх, а не ломались под действием огромной толщи льда (Приложение В, стр. III).

Чтобы проверить это свойство яичной скорлупы, я провела опыт:

• 20 взрослых людей, разного возраста, силы и пола пробовали сломать куриное яйцо путем сдавливания в руке,
• сломать смогли 2 человека – взрослые мужчины;
• 19 учеников моего класса пробовали сломать куриное яйцо путем сдавливания в руке,
• сломать никто не смог.

Следовательно, действительно благодаря своей форме яйцо может выдержать большое давление (Приложение Г, стр. IV).

Эволюционно природа хорошо потрудилась над формированием яйца. Наседка (курица или птица) постоянно перекатывает под собой яйца,   редко их давит. В природе  характерная обтекаемая форма не дает яйцам выпадать из гнезда. Если учесть тот факт, что курица высиживает яйца около трех недель, при этом все время сидит на них, а вес курицы около 2-3 килограмм! Так вот становится интересным, какой же вес сможет выдержать обычное яйцо?

Глава III.  Эксперимент.

Для осуществления эксперимента были вырезаны два прямоугольника. В углах каждого просверлены по одному отверстию, вставлены четыре длинных карандаша так, чтобы верхний прямоугольник мог двигаться по карандашам вниз (Приложение Д, стр.V).

Были приготовлены грузы (в кабинете физике отобрали гири – 500г, 200 г, 100 г.)

Эксперимент проводили: автор работы - Пысина Виктория, руководитель – Строчкова М. А.

Этапы эксперимента:

1).  Поместили сырое яйцо по центру между двумя площадками. Сверху  укладывали груз, до того момента, как скорлупа треснет. Тем самым устанавливаем массу, которую выдерживает сырое яйцо (Приложение Е, стр. VI).

Мы провели 4 опыта.

Четыре куриных яйца мы размещали между площадками в горизонтальном положении, другие четыре в вертикальном. Чтобы установить зависит ли прочность яйца от направления давления.

Полученные данные заносили в таблицу 1.  

1. – Прочность скорлупы сырого яйца в зависимости от положения.

Для того чтобы узнать среднюю массу, которую может выдержать яйцо, я сложила результаты и  разделила полученную сумму на число слагаемых.

Горизонтально - (3900 + 3200 + 3600 + 4100): 4 = 3 700 г

Вертикально - (4700 + 6500 + 6100 + 5350): 4 = 5 660 г

Таким образом, экспериментально было выявлено:

средняя масса, которую может выдержать сырое яйцо в горизонтальном положении,

равна 3 кг 700 г

средняя масса, которую может выдержать сырое яйцо в вертикальном положении,

равна 5 кг 660 г

2). Поместили вареное яйцо по центру между двумя площадками. Сверху  укладывали груз, до того момента, пока скорлупа не треснула. Установили массу, которую выдерживает вареное яйцо в горизонтальном и вертикальном положении.

Полученные данные заносили в таблицу 2.  

2. – Прочность скорлупы вареного яйца в зависимости от положения.

Для того чтобы узнать среднюю массу, которую может выдержать яйцо, я сложила результаты и  разделила полученную сумму на число слагаемых.

Горизонтально - (2500 + 1900 + 3000 + 2800): 4 = 2 550 г

Вертикально - (3600 + 3200 + 3900 + 3100): 4 =3 450 г

Таким образом, экспериментально было выявлено:

Средняя масса, которую может выдержать вареное яйцо в горизонтальном положении, равна 2 550 г

Средняя масса, которую может выдержать вареное яйцо в вертикальном положении, равна 3 450 г

         3).  Выводы.

Многократные исследования с сырым и вареным яйцом помогли мне получить достоверные данные о прочности куриного яйца и сделать выводы: 

• Когда давление действует на скорлупу яйца при естественных условиях, она оказывается очень прочной и способна выдержать силу от 2 кг до 6 кг

Теперь я знаю ответ на вопрос, почему яйца не ломаются под тяжестью тела наседки.

• Прочность яйца зависит  от его положения. Раздавить  яйцо, сжимая его сверху и снизу труднее, чем, сжимая его с боков.

Стало понятно, почему все яйца в гнезде птицы и даже в контейнерах в магазине лежат вертикально.

• Сравнив данные прочности сырого яйца и вареного, я сделал вывод, что при варке, скорлупа становится менее прочной, можно предположить, что это происходит, потому что при варке скорлупа теряет кальций.

Заключение.

Человек постоянно решает проблему прочности материалов и объектов, пытается построить на века. Но пока это у него получается плохо: машины ломаются, здания рушатся, разрушаются дороги. Природа же дает нам образцы прочности, одним из таких образцов является яйцо птицы. Прочность  формы птичьего яйца заметили   давно. С  формой птичьего яйца связано целое направление в архитектуре. Начало ее освоения теряется в веках. Эту форму можно увидеть в здании Московского планетария и здании лондонской мэрии, в своде купола Храма Христа Спасителя и в куполе Флорентийского

Собора (Приложение Ж, стр. VII). Список можно сделать большой.

        Таким образом, из всего сказанного выше можно сделать выводы:

1. Яйцо – чудо  природы, с которого начинается жизнь.
2. Проведенные опыты показали, что скорлупа яйца благодаря своей форме достаточно крепкая и способна выдержать силу от 2 кг до 6 кг, поэтому выдерживают вес наседки.
3. Проведенные опыты показали, что прочность яйца зависит от его положения и в вертикальном положении яйцо выдерживает больший вес.
4. Проведенные опыты показали, что скорлупа вареного яйца более хрупкая.

Я надеюсь, что познакомившись с результатами моей работы, мои одноклассники заинтересуются чудом яйца и захотят продолжить его изучение, ведь оно хранит еще много тайн.

 Литература.

1. Богданов К.Ю. «Не только о физике яйца»/Москва. Просвещение. 2009г
2. Волина В.В. Мир животных. Ростов –на- Дону .изд-во «Феникс»

1999г

3. Леонович А.А. «Я познаю мир». ООО « Издательство АСТ» 2001г
4. Перельман Я.И. «Занимательная физика»/ книга 1. Издательство            « Наука» Москва 1972г
5. Перельман Я.И. «Занимательная физика»/ книга 2.Издательство «Наука» Москва 1972г
6. Онлайн Энциклопедия. Прочность и разрушение. Encyclopaedia.biga.ru
7. Онлайн Энциклопедия. Тайна куриного яйца. . Encyclopaedia.biga.ru

6. http://eggs.by.ru/konkurent.shtml