研究性课题 鸡蛋上的物理学

研究性课题 鸡蛋上的物理学 鸡蛋上的物理学 高二（五）班课题研究小组 *** 指导老师 ** 摘要：以下将从鸡蛋的构造入手，从内到外，一一“解剖”鸡蛋，仔细研究 鸡蛋外壳的薄壳结构，以及鸡蛋内部物质影响其竖立等关于物理方面 的问题，揭开鸡蛋身上“鲜为人知”的秘密！ 关键词：鸡蛋 物理 薄壳结构 竖鸡蛋 【鸡蛋的构造】 鸡蛋主要可分为三部分：蛋壳、蛋白及蛋黄。 （一）蛋壳： 完整的蛋壳呈椭圆形，约占全蛋体积的11%~11.5%。蛋壳又 可分为壳上膜、壳下皮、气室。 （二）蛋白: 蛋白是壳下皮内半流动的胶状物质，体积约占 全蛋的57%~－58.5％。蛋白中约含蛋白质12％，主要是卵白蛋 白。蛋白中还含有一定量的核黄素、尼克酸、生物素和钙、磷、 铁等物质。 （三）蛋黄: 蛋黄多居于蛋白的中央，由系带悬于两极。蛋 黄体积约全蛋的30％~32％，主要组成物质为卵黄磷蛋白，另外 脂肪含量为28.2％，脂肪多属于磷脂类中一的卵磷脂。对人类 的营养方面，蛋黄含有丰富的维生素A和维生素D，且含有较高的铁、磷、硫和钙等矿物质。蛋黄内有胚珠。 【捏不碎的鸡蛋】 在多次的实验中，小组成员都进行了捏鸡蛋的实验，但结果却都失败了—— 没有一个人能够把鸡蛋捏破。大家都感到很奇怪，为什么捏不破捏？通过查找资 料发现，这是由于鸡蛋的特殊结构——薄壳结构——所决定的。正因为是它，鸡 蛋就能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分 薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双 曲扁壳和双曲抛物面壳等。壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两 种功能融合为一。这在建筑中很常见，实际工程中还可利用对空间曲面的切 削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。 鸡蛋的外形就是集中中的圆顶薄壳。圆顶薄壳是正高斯曲率的旋转曲面壳， 由壳面与支座环组成，壳面厚度做得很薄，一般为曲率半径的1／600，跨度可 以很大。支座环对圆顶壳起箍的作用，并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。 因薄壳结构容易制作，稳定性好，容易适应建筑功能和造型需要，所以应用较为 广泛。 世界上也有许多建筑都是应用薄壳结构建造的，意大利佛罗伦萨主教堂、澳 大利亚悉尼歌剧院、我国人民大会堂、北京火车站等都是运用了薄壳结构。 悉尼歌剧院 佛罗伦萨主教堂 【竖鸡蛋】 在日常生活中，鸡蛋总是不能竖起来，这又是为什么呢？其实鸡蛋是可以竖 起来的。 任何物体都是有重心的，把一个物体安放在地面上，它跟地面接触的面叫做 底面。从物体的重心向地面引一条垂线，如果穿过底面，它就不会倒。萨斜塔之 所以现在还没有倒，就是这个缘故。 从物体的重心向地面所引的垂线，其实就是表示地心引力的那条想像的绳 子。那条想像的绳子一股劲儿地把物体往下拉，可是有底面支撑着，物体就能够 稳住不动。要是那条想像的绳子越出了底面的范围，物体就被它给拉倒了，也可 以这样解释，因为它的底面不能支撑它的重心所受到的地心引力，它不得不转动 一下，另外找一个底面来支撑。 有的物体一碰就倒，因为一碰，它的重心就稍稍偏过一点儿，重心向地面所 引的垂线就越出了底面的范围，它就让地心引力给拉倒了。一块砖直立着很容易 被推倒，平放着，它就十分稳定了。因为砖在平放着的时候，底面最大，重心最 低，由重心向地面所引的垂线很不容易越出底面的范围。 所以竖鸡蛋只要三个条件：底面大、重心低、重心向地面所引的垂线指向地 心。 但是鸡蛋的结构很特殊,它里面有蛋白有蛋黄，蛋黄的密度小于蛋白的密度，所以任凭你把鸡蛋颠来倒去，蛋黄总是稍稍偏在上方，鸡蛋的重心因而稍向下移 动。我们把鸡蛋在桌面上扶直了，要是它那两个顶端的连结线恰好跟桌面垂直， 它的重心又恰好静止在这条连结线上，我们尽管放手，鸡蛋一定竖直不倒。这样 的巧合，当然更难办到了。 最终在小组成员长达近一小时的时间，终于把鸡蛋竖起来了。 参考资料：www.baidu.com zh.wikipedia.org