Яйця витримали удар збоку краще за удар знизу. Раніше вважали навпаки

Фізики спростували попереднє уявлення, що яйця легше переживають падіння у вертикальному положенні, тобто прямо, ніж у горизонтальному, тобто на бік. В експериментах, де яйця кидали з невеликої висоти восьми-десяти міліметрів, при падінні на бік для розтріскування яєць була потрібна на 0,3 міліметра більша висота, ніж при падінні прямо. Оскільки структури, що нагадують оболонку яйця, часто використовують у будівництві та техніці, розуміння їхньої стійкості до удару є ключовим для створення міцних і безпечних конструкцій. Дослідження опублікували в журналі Communications Physics.

Кидання яєць у вертикальному та горизонтальному положеннях за допомогою машини, що піднімала їх на висоту 8-10 міліметрів. Tal Cohen et al. / Communications Physics, 2025

Для чого перевіряти міцність яєць?

Науковці відтворювали так званий челендж з кидання яйця — експеримент, у якому учні чи студенти мають сконструювати пристрій, щоб уберегти яйце від падіння з заданої висоти. У таких експериментах вчителі та популяризатори науки сходяться у тому, що яйце є жорсткішим у вертикальному положенні, тому радять кидати його саме так.

Такі міркування випливають ще й з того, що у вертикальному положенні яйце нагадує арку — архітектурну конструкцію, відому своєю міцністю. Утім окрім жорсткості, тобто здатності чинити опір деформації, під час таких експериментів варто враховувати ще й ударну в’язкість, тобто здатність поглинати механічну енергію під час деформування. Тому науковці з Массачусетського технологічного інституту вирішили перевірити, чи справді яйце міцніше під час падіння у вертикальному положенні.

Як кидали яйця та що дізналися про їх міцність?

Щоб перевірити, як яйця переноситимуть тиск в обох положеннях, їх поміщали на прес, який вимірював силу впливу на шкаралупу до того, як вона трісне. Після 60 повторів — половина у вертикальному, половина в горизонтальному положенні — науковці з’ясували, що для розбивання яйця в обох положеннях було достатньо прикласти силу близько 45 ньютонів. Те, що в обох положеннях яйця можуть витримати однакову силу стискання, підтвердили й математичні моделі на основі механічних властивостей яєць.

Розтріскування яйця у горизонтальному положенні під тиском на нього. Tal Cohen et al. / Communications Physics, 2025

Попри це, науковці з’ясували, що у горизонтальному положенні шкаралупа яйця може на 30 відсотків сильніше згинатися всередину перш ніж трісне. Оскільки в'язкість прямо залежить від того, наскільки тіло згинається під тиском, то і вона була на 30 відсотків більшою в яєць у горизонтальному положенні. Жорсткість же, навпаки, залежить від здатності протидіяти згинанню, тому вона була більшою в яєць у вертикальному положенні.

Розтріскування яйця у вертикальному положенні. Tal Cohen et al. / Communications Physics, 2025

Далі науковці провели тести на падіння яєць з різної висоти — вісім, дев’ять і десять міліметрів. Таку невелику висоту вибрали для того, щоб відстежити початок розтріскування яйця та точно визначити різницю між цим процесом у кинутих в різному положенні яєць. У кожному тесті 60 яєць кидали або вертикально, або горизонтально. Як виявилося, в районі екватора, тобто на боці, яйця є міцнішими до удару. Хоча до 10 відсотків кинутих горизонтально з висоти вісім міліметрів яєць розбилися, більш як половина кинутих вертикально з цієї ж висоти яєць тріснула — причому було не важливо, з гострого чи тупого кінця був удар.

Як знання про падіння яєць знадобляться в реальному світі?

Челендж з кидання яйця використовують як базовий спосіб навчити студентів механічних властивостей об’єктів з тонкою оболонкою. Тому науковці вважають, що навіть під час пояснення цього експерименту вчителям варто звертати увагу на терміни, які вони використовують: яйця дійсно жорсткіші у вертикальному положенні, але стійкіші до удару в горизонтальному.

Подібно до того, як розподіляється енергія під час удару в яйці, це відбувається й у черепі людини, що важливо для проєктування шоломів і касок. Крім того, подібно до шкаралупи яйця реагують на зовнішні сили навіть оболонки вірусів і бактерій, що може знайти застосування у доставленні ліків і нових методах терапій.

Як фізики розважаються з іншими продуктами

☕️ Науковці дослідили підходи для запобігання розливанню кави з кружки та виявили два способи: синхронізувати коливання рідини з рухом чашки чи, навпаки, розсинхронізувати, щоб вони одне одного компенсували.

🥏 Також фізики спробували використати підставки під келихи пива як фрисбі — вийшло не дуже добре через те, що центр мас у них зміщується до переднього краю.

🍺 А «танці» арахісу в самому пиві дослідники пояснили тим, що бульбашки в ньому оточують арахіс і роблять його більш плавучим, через що він і рухається вгору-вниз.

🍾 Газ з іншого напою з бульбашками, шампанського, виявився здатним вилітати з пляшки з надзвуковою швидкістю — але лише в перші секунди її відкривання.

💦 Фізики також дослідили бульбашки в розпеченій олії після контакту з водою — і знайшли аж три механізми утворення цих бульбашок. Утім усі вони залежали від того, який розмір мали краплі води до падіння та з якої висоти впали.