如此坚硬的鸡蛋

引入背景：

在高中物理2000年人教版第一册的绪言部分有一个“蛋碎瓦全？瓦碎蛋全”的实验。其实验装置是在一块软泡沫上面放上4只鸡蛋（鸡蛋间的连线差不多构成一个矩形），在鸡蛋上面放一本厚书，再在书上面放3块砖，砖上面又放一块瓦片。当用铁锤快速砸打瓦片时，瓦片碎了，下面的4只鸡蛋却完好无损。此实验可以说既精彩又惊险，自然地让学生感受到了物理学的神奇魅力。

然而，此实验却存在一些弊端，首先是整套器材的搬运极不方便，特别是一个人上几个班的情况更是如此。再一个实验的原理是利用动量定理，即快速砸打作用时间短，瓦片获得的动量小，即速度也小，瓦片还没有来得及把力向下传就已经碎了，所以学生说下面的鸡蛋因只承受了上面的书和3块砖的压力，自然不会碎，认为这只是老师耍的一个小把戏而已。第三，学生会猜测老师用的是否为熟鸡蛋。为此，笔者将实验进行了改进。

实验器材：

3个生鸡蛋，两块厚度3～4cm书本大小的硬泡沫（包装电器的那种），一把小刀，一个干净的食品袋。

实验步骤：

（1）用小刀在两块泡沫上挖三个深度为2cm左右的小圆坑（注意不要将泡沫挖穿了），使三个小圆坑连线构成一个三角形，且两块泡沫上的三个小圆坑的位置要尽量对称，如图14所示。（2）将其中一块泡沫平放在水平地面上，再将3个鸡蛋竖立放在三个小坑中，然后将另一块泡沫上的三个小圆坑对准3个鸡蛋盖在上面，如图15所示。（3）先让班上个子最小、体重最轻（35kg）的女生用一只脚踩在上面那块泡沫上，然后掌握住平衡慢慢将另一只脚抬离地面，停留了20秒左右，鸡蛋完好无损。（4）换一个体重在（50kg）左右的男生同样来重复前面女生的操作，鸡蛋仍完好无损。最后，我让班上体重最大（70kg）的一个男生到上面重复这个实验（本想抱着将鸡蛋压破的态度来结束实验）鸡蛋仍完好无损。（5）从泡沫中取出3个鸡蛋，并相互撞击将蛋壳碰碎后里面的蛋黄和蛋清装入食品袋内（这一步主要是验证鸡蛋的确是生的，以便打消学生的顾虑）。

图14

图15

实验现象：

三个鸡蛋完好无损！

原理剖析：

同一个物体沿不同的方向受力时，它所能承受的最大作用力一般是不同的，比如我们说玻璃杯子容易摔碎，但如果用它来砸砖，还可以保证砖被砸烂了杯子还是好的。将鸡蛋竖直放置（即长端沿竖直方向）时，顶点上受到的压力就会沿蛋壳四周向下分解，由于四周分力的方向与竖直方向的夹角较小，所以在顶上受到的压力一定的情况下，四周的分力比起鸡蛋横放时的分力要小得多。再一个因素，因有了泡沫圆坑的作用，一方面能对鸡蛋的直立状态起到稳定的作用，另一方面还能对蛋壳向外破裂起到一定的保护作用。所以，一个小小的鸡蛋在直立放置时，它所能承受的最大压力比横放时大得多，几个鸡蛋同时竖立放在一起就能承受几十千克甚至上百千克的物体的压力。

说明：

（1）此实验证明了相同材料的物体，组成不同的形状时，所能承受的最大抗压力也就可以悬殊很多倍。这是我们学习建筑的人必须要研究的内容。（2）该实验可以在初、高中衔接或高一学习力学知识的时候演示，这样会对学生学习力学知识起到一个既神秘而又渴望学习的作用。