"Törhetetlen" tojások, avagy a görbület varázsa

A tojások az alakjuk miatt meglepően erősek.

Bizonyára mindenki készített már rántottát vagy omlettet. Nehéz volt feltörni hozzá a tojást? Valószínű egyáltalán nem. Közismert, hogy a tojás külső héja kalcium-karbonátból áll, amiből a mészkő is van és a táblára író fehér kréta fő alkotóeleme is.

Mennyire könnyű összetörni egy tojást? Ha nincs rajta repedés és nem ütjük egy pohár pereméhez akkor nem is olyan egyszerű! Próbáljuk ki!

Foglalkozás leírása:

Miért nem tudtuk összetörni a tojást? Nem nehéz összetörni egy tojást, ha egy edény széléhez ütjük. A táblakrétát sem nehéz összetörni. Mi a különbség ezekhez képest akkor, ha a tenyerünkkel akarunk összenyomni a tojást?

Egyszerű magyarázat (9-10 éveseknek)

Az edény szélével ellentétben a tenyerünknek nincsenek éles szélei (ezért vettük le a gyűrűket). A tojásnak pedig ívelt alakja van, ami segít abban, hogy a tenyerünk összezárásából keletkező nyomást eloszlassa. Így, hogy a nyomás eloszlik, a tojás egyetlen pontjára sem jut túlzottan nagy erő.

Haladó magyarázat (11-12 éveseknek)

A tojás ívelt alakja a tenyerünk összezárásából származó erőt a tojás teljes felületén oszlatja el. Így nem egyetlen pontnak kell viselnie a nyomást, hanem a teljes felszínnek. Ezenkívül, mivel a tojásnak gömbölyded formája van, ahogy a nyomás körbe fut a tojáson, mindig van elegendő tojáshéj, ami továbbadja a nyomást a többi résznek.

A tojásnak alakján kívül a szerkezete is segít abban, hogy erős legyen: a tojáshéj apró kristályokból épül fel, amik úgy rendeződnek el, hogy a tojás a lehető legerősebb legyen. Hasonló ez ahhoz, amikor építőkockákból tornyot építünk – ha megfelelő sorrendben rakjuk a kockákat, a torony erős lesz és nem dől el könnyen.

Gyakran úgy gondolkodunk, hogy valamit akkor tehetünk erősebbé, ha több anyagot használunk fel hozzá. Könnyű eltörni egy darab száraz spagettit, de nehéz akkor, ha telerakjuk a tenyerünket spagettivel. Ezzel szemben a tojáshéj nagyon vékony, de ugyanakkor nagyon erős is. Ezt nem a benne lévő anyag mennyiségének, hanem a formájának köszönheti.

Azok a tervezők, akik a természettől lesnek el ötleteket, már régen megtanulták, hogy erősebbé lehet tenni a tárgyakat anélkül, hogy rengeteg anyagot használnánk hozzá. Az íves formával való erősítést meg lehet találni a konyhai tárgyaktól kezdve a hidakon át az egyes épületekig.

Azzal, hogy kevesebb anyag felhasználásával is erős és tartós tárgyakat tudunk előállítani, természetesen jót teszünk a környezetünknek is, hiszen így kevesebb alapanyagot kell bányászni, kevesebb energiába kerül az előállítás és egyben kevesebb lesz a hulladék is. A kevesebb anyag felhasználása olcsóbbá is teszi az előállítást, így olcsóbbá válik a termék.

Környezetismeret/Természettudomány

- Ok-okozati összefüggések

- A közvetlen környezet élettelen anyagai, környezeti tényezői (levegő, víz, talaj), élőlénye

- Anyagok és tulajdonságaik

- Megfigyelés, kísérletezés, tapasztalás

Technika és tervezés (Technológia, mérnöki tudományok)

- Anyagok a környezetünkben; anyagok tulajdonságai

- Forma és funkció, anyagok és szerkezetek

Digitális kultúra (Mérnöki tudományok)

- Digitális eszközök használata

Vizuális kultúra (Művészetek)

- Térbeli formaalkotás

- A tárgy legfontosabb sajátosságai (pl. forma, anyag)

- Épített terek

Matematika

- Alakzatok geometriai tulajdonságai; térgeometria

Beszéljük meg a diákokkal, hogy hol láthatunk a természetben még stabil formákat! Hol és mennyire segítik a stabilitást az íves formák?

Az emberi alkotások világából milyen példák jutnak eszükbe?

A saját testünkben hol találunk hasonló szerkezetet?

Magyar nyelven:

Angol nyelven:

A faágszerű elágazásokat, valamint a fraktálszerű elágazó struktúrákat az építészetben is felhasználják. A cikk második felében rövid történelmi áttekintést találunk sok fényképpel.

A háromujjú lajhárok gerince a fán lógó életformához idomult. Tovább a cikkhez.