¿Cómo hacer un amortiguador de papel con mejor efecto?

En la antigüedad, la gente solía utilizar la metáfora de "un huevo golpeando una piedra" para describir la sobreestimación de las propias capacidades. Se puede observar que los huevos son extremadamente frágiles y se romperán con solo un ligero golpe. Si un huevo puede caer desde una altura de más de diez metros y permanecer ileso, hay que utilizar métodos científicos para hacer realidad lo impensable. Ahora entremos rápidamente en este mito.

En primer lugar, dejemos claro que si no se tiene en cuenta la resistencia del aire al caer desde una altura superior a diez metros, la velocidad del objeto al impactar contra el suelo alcanzará más de diez metros. metros por segundo. Para usar una analogía, esto es como si un automóvil que viaja a una velocidad de 40 km/h chocara repentinamente contra una pared. Las consecuencias se pueden imaginar. Si no se toman medidas, incluso una piedra, por no hablar de un huevo, se hará añicos.

¿Es imposible hacer algo tan aparentemente imposible? Éste es el encanto de la ciencia. Siempre que propusamos soluciones factibles basadas en principios científicos correctos y las practiquemos una y otra vez, es completamente posible realizar una inspección continua. y mejora continua.

1. Principios científicos:

(1) Base teórica:

1. Asegurar que la fuerza que actúa sobre el huevo sea menor cuando cae al suelo. , para que los huevos no se rompan fácilmente.

2. La resistencia del aire que experimenta un objeto que cae verticalmente desde el aire es proporcional a la densidad del aire, el área de la sección transversal efectiva del objeto y el cuadrado de la velocidad de caída. El objeto caerá a una velocidad constante después de un período de tiempo, lo que se llama velocidad terminal.

Podemos encontrarnos con los siguientes fenómenos diarios:

Las gotas de lluvia caen en el aire cada vez más rápido, y la resistencia del aire que encuentran se hace cada vez mayor. Cuando la resistencia aumenta para igualar la gravedad de la gota de lluvia, las dos fuerzas se equilibran y la gota de lluvia comienza a caer a velocidad constante.

El paracaidista abre su paracaídas en el aire y se apoya en la mayor sección transversal del paracaídas para obtener una mayor resistencia del aire y aterrizar relativamente lentamente. Estas son aplicaciones de esta fórmula en la vida.

Después de entender esto, ya no pensarás que la aceleración del dispositivo es de 9,8m/s2.

3. Todos los objetos tienen inercia. En el momento en que todo el dispositivo "Egg Drop" aterriza, el dispositivo queda estacionario. Sin embargo, debido a la inercia, el huevo continuará moviéndose, lo que provocará que se apriete y choque con el dispositivo, lo que provocará que se dañe fácilmente. Cómo minimizar el impacto de los huevos debido a su inercia requiere mayor análisis y solución.

(2) Análisis de reglas:

Dado que una premisa importante de las reglas de la competencia es que el huevo no se rompa, lo más importante es garantizar que el huevo no se rompa. y luego considere cómo minimizar el peso del dispositivo para que la estabilidad del dispositivo sea lo más alta posible. Para lograr que los huevos no se rompan se deben reforzar las medidas de protección para mantener el peso lo más pequeño posible, se deben utilizar materiales de baja densidad para salvar lo que se pueda salvar y la estabilidad debe ser lo más alta posible, en primer lugar; el lanzamiento debe ser preciso y, en segundo lugar, el dispositivo debe verse lo menos afectado posible por la atmósfera.

(2) Análisis de reglas

Dado que las reglas de la competencia tienen una premisa importante de que el huevo no se rompe, lo más importante es asegurarse de que el huevo no se rompa y luego Considere cómo hacer que el dispositivo sea lo más pesado posible y pequeño para que sea lo más estable posible. Para lograr que los huevos no se rompan se deben reforzar las medidas de protección para mantener el peso lo más pequeño posible, se deben utilizar materiales de baja densidad para salvar lo que se pueda salvar y la estabilidad debe ser lo más alta posible, en primer lugar; el lanzamiento debe ser preciso y, en segundo lugar, el dispositivo debe verse lo menos afectado posible por la atmósfera.

2. Diseño del esquema:

Hay varios esquemas factibles de la siguiente manera:

1. Tipo de paracaídas:

Tipo de paracaídas, utilizando un paracaídas para aumentar la resistencia del aire para que el huevo y todo el dispositivo puedan aterrizar sin problemas.

Este método es el más fácil de imaginar, porque el paracaidismo y la desaceleración de naves espaciales han utilizado este método y el efecto es muy bueno. La seguridad es extremadamente alta, lo que permite que todo el dispositivo caiga a una velocidad constante a baja velocidad. El peso del dispositivo tampoco es muy elevado. La única desventaja es que si se ve demasiado afectado por las perturbaciones atmosféricas, el dispositivo experimental será errático, tendrá poca precisión y, a menudo, no podrá caer en la posición designada, lo que afectará los resultados de la competencia.

2. Tipo de embalaje exterior:

El tipo de embalaje exterior utiliza materiales más amortiguadores para envolver firmemente los huevos. Como espuma, algodón, diversos materiales de relleno, etc. Gracias al efecto amortiguador de estos materiales se consigue el objetivo de proteger los huevos.

Esta solución también es más fácil de pensar. Creo que todo el mundo ha visto los métodos de utilizar diversos materiales de relleno para proteger objetos valiosos en la vida diaria. De hecho, este es un método eficaz.

Esta solución se ve menos afectada por la resistencia del aire, por lo que tiene mayor precisión. Dado que los materiales utilizados son de densidad extremadamente baja, el peso de todo el dispositivo se puede reducir al mínimo. Pero el problema es que todo el dispositivo está en caída libre y llega al suelo a una velocidad relativamente alta. Por lo tanto, el dispositivo tiene mayores requisitos de firmeza y efecto amortiguador, y es un poco menos seguro.

3. Tipo vaso:

El tipo vaso hace que todo el dispositivo parezca un vaso, bajando el centro de gravedad tanto como sea posible para que el dispositivo pueda mantener un estado estable cuando cae, asegurando que siempre se permita caer una superficie. Entonces el trabajo de protección sólo hay que realizarlo en este lado, ahorrando así materiales.

Este esquema se mejora después de considerar completamente el posible fenómeno de caída en el esquema anterior. Su confiabilidad es mucho mayor que la primera solución, ahorra materiales y tiene mayor precisión. El único inconveniente es que para garantizar que el centro de gravedad del dispositivo baje, se debe colocar un objeto de mayor masa en la parte inferior, lo que aumentará considerablemente el peso de todo el dispositivo y afectará los resultados de la competencia.

4. Tipo poliédrico:

El tipo poliédrico consiste en convertir todo el dispositivo en un poliedro, y fijar el huevo en el centro del poliedro con una cuerda fuerte, de modo que el conjunto. el huevo está suspendido. Después de que el dispositivo aterrice, no importa de qué lado toque el suelo, el huevo no tocará el suelo y quedará intacto.

Esta solución no requiere materiales adicionales, sólo requiere la producción de un esqueleto poliédrico y unos pocos cables. Utiliza muy poco material y por tanto reduce mucho el peso. Debido a que sufre menos resistencia del aire, tiene mejor estabilidad. Sin embargo, esta solución también tiene una gran desventaja: el poliedro es difícil de atar y no es lo suficientemente fuerte. Puede desmoronarse después de aterrizar y el huevo estará en peligro.

5. Tipo globo doble:

El tipo globo doble consiste en meter el huevo en un globo, llenarlo con una determinada cantidad de aire, y poner otro globo afuera y llenarlo. con una cantidad adecuada de aire. De esta forma se formará un colchón de aire entre las dos capas de globos, que protegerá a los huevos del impacto del suelo.

Los materiales utilizados en esta solución deberían ser los menos costosos entre todas las soluciones. El peso es sólo el peso de dos globos, lo cual es casi insignificante. Pero esta solución tiene un defecto fatal: una parte entre las dos capas de globos está en estrecho contacto sin la protección del colchón de aire. Si este lado toca el suelo, todo habrá terminado. Además, debido a su peso ligero, su estabilidad no es muy buena debido a las perturbaciones del aire.

6. Tipo de hélice:

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