• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 642
  • سه شنبه 1395/4/15
  • تاريخ :

استحکام پوسته تخم مرغ

استحکام پوسته ی تخم مرغ

مقدمه:

 آیا تا به حال دقت کرده اید که برخی از درگاه های بزرگ به خصوص در ساختمان های قدیمی قوسی بالای خود دارند؟ تاق های قوسی از زمان های بسیار قدیم در معماری ساختمان ها استفاده می شده اند. در این فعالیت علمی شما یک ساختار طبیعی قوس دار را مورد آزمایش قرار خواهید داد: پوسته تخم مرغ. پوسته تخم مرغ چه میزان بار تحمل می کند؟

استحکام پوسته ی تخم مرغ

پیش زمینه:

تاق های قوسی هزاران سال است که به عنوان یکی از عناصر مهم در مهندسی سازه استفاده می شوند. برای مثال، بیش از دو هزار سال پیش رومی ها از تاق های قوسی برای دادن مقاومت کافی به قنات ها و دیگر سازه های سنگی عظیم استفاده می کردند. شکل هندسی تاق قوسی سبب توزیع نیروها به ستون هایی که توان تحمل بار را دارند می شود.
پوسته تخم مرغ مثالی طبیعی از یک ساختار قوسی است. یکی از دو سر پوسته تخم مرغ قوسی بزرگ تر و پهن تر و سمت دیگر آن قوسی نازک تر و تیزتر دارد. اگر تخم مرغ را به یک سطح سفت بزنید به راحتی می شکند. اما اگر سعی کنید تخم مرغ را در جهت طولی فشار دهید تا بشکند، متوجه خواهید شد که تخم مرغ نیروی بیشتری از آنچه تصور می کردید تحمل می کند. (برای این کار حتماً دستکش بپوشید چرا که تکه های پوسته ی تخم مرغ پس از شکستن بسیار تیز هستند.)

مواد و وسایل مورد نیاز:

 حداقل سه عدد تخم مرغ خام
 مداد یا ماژیک
 خط کش (اختیاری)
 یک کاسه
 یک تیزکن
 یک بشقاب یا هر سطح صاف دیگر برای قرار دادن پوسته های تخم مرغ و انجام آزمایش روی آن

استحکام پوسته ی تخم مرغ

 یک کتاب با جلد سخت
 چند جلد مجله یا کتاب نازک و سبک

آماده سازی:

با یک مداد یا ماژیک خطی در وسط تخم مرغ و در فاصله ای یکسان از دو سر نوک تیز آن دور تا دور رسم کنید. این خط باید به طور تقریبی در پهن ترین قسمت تخم مرغ (در جهت عرضی و نه طولی) باشد. ممکن است برای تشخیص وسط تخم مرغ و رسم خط به خط کش نیاز داشته باشید.
با دقت در پوسته تخم مرغ در قسمت نوک تیزتر آن یک سوراخ کوچک ایجاد کنید و محتویات داخل تخم مرغ را در یک کاسه بریزید. سپس پوسته خالی تخم مرغ را با آب بشویید. دقت کنید که تمام سطوحی که تخم مرغ خام با آنها تماس دارد از جمله دستانتان را با آب و صابون بشویید چرا که ممکن است تخم مرغ ها حامل باکتری سالمونلا باشند.

استحکام پوسته ی تخم مرغ


با استفاده از تیزکن روی خطی که روی تخم مرغ رسم کرده اید با دقت خراش ایجاد کنید. باید این کار را بسیار آهسته و با دقت انجام دهید، چرا؟
حال با دقت فراوان تخم مرغ را از این خط ببرید. پوسته ی تخم مرغ چقدر محکم است؟
این کار را دو مرتبه ی دیگر انجام دهید تا در نهایت سه پوسته نصف شده ی تخم مرغ داشته باشید.
دقت داشته باشید که اگر لبه های بریده شده پوسته کمی ناهموار باشند مشکلی وجود ندارد. اما در صورتی که ترکی قابل توجه در آنها ایجاد شده است، باید تخم مرغ جدیدی را بردارید و مجدداً پوسته ای برای آزمایش آماده کنید. پوسته های نهایی تان نباید هیچ ترکی داشته باشند تا باعث ضعف پوسته شوند.

روش کار:

سه پوسته ی تخم مرغی که آماده کرده اید را روی یک سطح صاف مانند بشقاب طوری قرار دهید که قسمت باز آنها رو به پایین باشد. این سه پوسته را طوری با فاصله از هم بگذارید که تشکیل یک مثلث متساوی الاضلاع دهند. به نظر شما چه لزومی دارد که این سه پوسته فاصله ای یکسان با هم داشته باشند؟

استحکام پوسته ی تخم مرغ

 با دقت یک کتاب با جلد سخت روی این سه پوسته ی تخم مرغ قرار دهید. کتاب باید طوری در وسط پوسته ها قرار بگیرد که وزن آن بین سه پوسته به طور مساوی تقسیم شود. آیا پوسته ها می توانند وزن کتاب را تحمل کنند؟

 حال مجله ها را یکی یکی روی کتاب اضافه کنید تا میزان تحمل پوسته ها را بسنجید. قبل از شکستن پوسته ها چند مجله روی آنها اضافه کرده اید؟
 کتاب و مجله هایی که پوسته ها تحمل کرده اند را بلند کنید. آیا خیلی سنگین هستند؟ آیا میزان وزنی که این پوسته ها تحمل می کنند برایتان عجیب است؟

آزمایش های تکمیلی:

با ترازوی آشپزخانه وزن کتاب و مجله هایی را که پوسته های تخم مرغ تحمل کرده اند اندازه بگیرید. این پوسته ها چه وزنی (در واقع جرم) تحمل می کنند؟ آیا نتیجه برایتان عجیب است؟

استحکام پوسته ی تخم مرغ

در این فعالیت علمی شما قسمت نوک تیزتر پوسته ی تخم مرغ را سوراخ کردید و میزان تحمل قسمت قوسی شکل پهن پوسته را اندازه گرفتید. به نظرتان اگر به جای این کار قسمت پهن تر را سوراخ کنید و همین آزمایش را روی قسمت نوک تیز پوسته انجام دهید چه نتیجه ای به دست خواهید آورد؟
 این فعالیت را یک مرتبه دیگر انجام دهید، اما این بار پوسته را به جای جهت عرضی، در جهت طولی نصف کنید. در این حالت پوسته تخم مرغ قابلیت تحمل چه میزان بار را دارد؟

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا پوسته های تخم مرغ قادر به تحمل کتاب و چند مجله هستند؟
پوسته های تخم مرغ وزن غیر قابل باوری را تحمل می کنند. احتمالاً در این فعالیت علمی مشاهده کرده اید که این پوسته ها وزن یک کتاب با جلد سخت و بیش از ده عدد مجله را قبل از شکستن و فرو ریختن تحمل می کنند. (البته اگر قبل از قرار دادن کتاب و مجله ها در پوسته ها ترکی کوچک وجود داشته باشد، احتمالاً پس از قرار دادن کتاب و تعداد کمی مجله آن پوسته می شکند و به دنبالش دو پوسته ی تخم مرغ دیگر نیز فرو می ریزند.) در ساختمان ها ساختارهای قوسی سبب پخش وزن وارد شده به ستون-های محکم که تاق های قوسی را نگه می دارند می شوند و همین اتفاق در مورد پوسته ی تخم مرغ نیز می افتد.

این موضوع سبب حذف برخی تنش های وارد بر سازه می شود. به طور کلی، شکل قوسی باعث می شود سازه وزن زیادی را روی خود تحمل کند.

تمیز کردن:

پس از انجام این فعالیت علمی، تمام سطوحی که با پوسته تخم مرغ خام در تماس بوده اند را با آب و صابون خوب بشویید، چرا که ممکن است تخم مرغ ها حاوی باکتری سالمونلا باشند.

منبع:  How Strong are Eggshells

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان تنظیم:نیلوفر یاقوتی
آزمایش شنوایی در خانه

آزمایش شنوایی در خانه

با رسیدن ارتعاشات هوا به گوش انسان و تحریک اعصاب برای ارسال سیگنال های الکتریکی به مغز، صداها شنیده می شوند..
بررسی خاصیت فلورسنس در آب

بررسی خاصیت فلورسنس در آب

آب تونیک یک نوشیدنی گازدار است که داخل آن ماده ای شیمیایی تحت عنوان کینین حل شده است. کینین از پوسته ی یک درخت به دست می آید و قرن هاست که برای درمان مالاریا استفاده می شود...
تأثیر شتاب جاذبه بر سقوط آزاد اجسام

تأثیر شتاب جاذبه بر سقوط آزاد اجسام

شما بر حسب تجربه می دانید که سرعت دادن به دوچرخه در حین دوچرخه سواری در یک مسیر شیب دار به سمت پایین کار آسانی است. جاذبه در این حالت به کمک شما می آید....
UserName