生鸡蛋下落的保护装置设计*

郭子玥，蒋文龙，魏 云，张 淼，常相辉，樊代和，刘其军

(西南交通大学物理科学与技术学院，四川 成都 610031)

1 引言

关于鸡蛋的开放性问题，一直受到从小学到大学的各个阶段教育学者的关注[1-14]。保护鸡蛋下落作为其中一道典型的开放性课题，不仅受到众多教育学者的青睐，而且出现在2017 年中国大学生物理学术竞赛（CUPT）中。本文针对该问题首先从理论上分析了装置选择的出发点，其次对实验保护装置和方法进行了分析讨论，最后获得了多次实验优化后的保护尺寸。

2 理论分析

由动量定理Ft=Δp可知，当鸡蛋在下落过程中的动量变化一定时，鸡蛋所受的力F与力的作用时间成反比，即t越大，作用在鸡蛋上的力就越小，鸡蛋就越不容易摔碎。因此，需要对鸡蛋的保护装置进行选择。

目前，可供选择的保护装置有多种[1,10,11]，如降落伞型，吸管型，外部包裹型，多面体型及综合型等。经前期实验和讨论发现，利用降落伞让鸡蛋落地的装置很容易受风力等因素影响，同时该装置在空中飘忽不定，且体积不小；用吸管及胶布固定的装置稳定性比较差，装置落地后很容易变形；外部包裹棉花的装置在落地后很容易翻滚使鸡蛋破碎，且对稳定性要求很高；单纯的多面体型装置也不稳定。所以，本研究选择了基于正四面体结构为核心的保护装置，如图1 所示。

图1 正四面体保护装置

3 实验装置及方法

3.1 实验装置

在实际实验操作中，保护装置的设计考虑了固定、缓冲、减震等方面。……