Fizyka i jajka

Tomasz Rożek

publikacja 13.04.2017 00:00

Kiedyś dziecko zapytało mnie, jak to możliwe, że kura nie zgniata jajka, które wysiaduje. Pytanie można by zadać inaczej. Jak to jest możliwe, że średniowieczne katedry są tak wytrzymałe? Wbrew pozorom odpowiedź na obydwa pytania jest taka sama. Chodzi o kształt.

Fizyka i jajka roman koszowski /foto gość

To może trochę niekonwencjonalne postępowanie, ale żeby dobrze zrozumieć to zagadnienie, warto wybrać się do starej katedry… z jajkiem właśnie. Mając to jajko w dłoni (albo w pamięci), warto w takim starym kościele spojrzeć w górę na łuki, które podtrzymują sklepienie. Okazuje się, że ich krzywizna jest bardzo podobna do krzywizny jajka. Wszystkie ptasie jajka, niezależnie od gatunku, mają podobny kształt. Mają dwa czubki – węższy i nieco szerszy. Oraz wydłużone boki. Gdy jajko leży na boku, nie jest specjalnie odporne na nacisk. Gdy jednak stoi na sztorc, jest w stanie wytrzymać naprawdę sporo.

Jajko w katedrze

Jak sporo? Nietrudno jest zrobić eksperyment, w którym na trzech kurzych jajkach można utrzymać nawet 100-kilogramowy ciężar. Jest tylko jeden warunek, jajka muszą być ustawione idealnie na sztorc. Wtedy siła przyłożona od góry jest równomiernie rozłożona na boki, a z jajkiem (i jego zawartością) nic się nie dzieje. Podobnie jest w katedrach, akweduktach czy mostach łukowych. Siła przyłożona od góry rozkłada się na boki. W jajku dodatkowo ogromną rolę spełnia konstrukcja skorupki. Jej zewnętrzna warstwa jest twarda i mało elastyczna, a wewnętrzna błona – przeciwnie – miękka i bardzo elastyczna. Gdy te dwie warstwy zostaną ze sobą zespolone (sklejone), są w stanie przetrwać naprawdę duże siły. Pod jednym warunkiem: warstwa twarda i nieelastyczna musi być na zewnątrz. Innymi słowy, gdyby zamienić kolejność warstw i skorupkę jajka z zewnątrz otoczyć cienką błoną, cała konstrukcja nie byłaby tak wytrzymała. Jajko to wciąż nieosiągalny dla inżynierów ideał. Kształt, grubość i kolejność poszczególnych warstw jest nie do skopiowania. A wszystko po to, by jajko mogło wytrzymywać duży nacisk z zewnątrz, ale by było stosunkowo łatwe do rozbicia od wewnątrz. Wykluwające się pisklę nie ma przecież wiele siły. Co ciekawe, u przeważającej części ptaków pisklęta na czubku dzioba mają mały haczyk, który służy do zerwania wewnętrznej błony chwilę przed wykluciem. Rozbicie reszty skorupki jest wtedy łatwiejsze.

Dostępne jest 23% treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.