Es un fantástico ejemplo de la teoría de la membrana en el trabajo.
Los materiales pequeños, como las conchas, son excepcionalmente eficientes en la transferencia en fuerzas planas en contraste con las fuerzas fuera del plano.
[1] “Las cáscaras de huevo aviar pueden romperse fácilmente cuando se impactan en un punto localizado; sin embargo, exhiben una resistencia impresionante cuando se someten a una carga de compresión bien distribuida. Por ejemplo, una demostración común de la fuerza del material es apretar firmemente un huevo de gallina a lo largo de su eje principal entre las manos sin romperlo “.
Mientras exprimes el huevo como se muestra en la imagen, las fuerzas que apliques actuarán en el plano de la cáscara de huevo. Entonces, es por eso que funciona muy bien.
Es como tratar de romper un trozo de madera tirando de ambos extremos. El palo se puede romper tirando de ambos extremos, pero requerirá una cantidad considerable de fuerza para romperlo. Reconocemos lo anterior de forma intuitiva y, por lo tanto, aplicamos un giro sujetando la palanca en un extremo o sujetando el brazo en ambos extremos y aplicando fuerza en el medio.
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Los huevos son muy difíciles de romper apretándolos porque se comportan como caparazones delgados. Las estructuras de las conchas derivan su fuerza de la curvatura, por lo que la geometría de la estructura importa mucho.
Cuando la carga aplicada es uniforme / distribuida, las fuerzas experimentadas por el armazón se transmiten como fuerzas de corte en el plano y la tensión en la dirección del espesor es despreciable. Y entonces es muy difícil romper un huevo exprimiéndolo. Y puedes intentar apilar libros con huevos como apoyo.
Creo que sería razonable suponer que el desarrollo de una grieta visible es una indicación de falla. Entonces, para romper un huevo fácilmente, debes usar carga concentrada. Tienes que aplicar carga en un área muy pequeña (prueba con un cuchillo o una cuchara). Esto producirá momentos de flexión y la cubierta se agrietará.
Los materiales frágiles (cáscara de huevo, etc.) no funcionan muy bien en la transferencia de fuerzas como momentos de flexión ya que son débiles en tensión.
El comportamiento de shell puede predecirse mediante modelos matemáticos con precisión.
[1] Luminaria de prueba mecánica con espécimen de huevo de gallina. ( a ) Se aplica carga distribuida en el huevo ( b ) Se aplica carga puntual sobre el huevo.
[1] Carga aplicada frente a Gráfico de deformación.
Cepa = cambio en longitud / longitud original
Lo anterior indica la carga aplicada sobre el huevo y el cambio correspondiente en la longitud del huevo.
[1] ( a ) Tapa de huevo de la aplicación de carga distribuida. ( b ) Fallo de fisuración local por aplicación de carga puntual.
Aunque las conchas son muy eficientes, no son indestructibles. Las cáscaras de los huevos se rompen y se necesitan aproximadamente 50 Newtons de fuerza para hacerlo. Este número será muy acorde con el grosor y la propiedad del caparazón.
Referencia
[1] Cerámica técnica de la naturaleza: la cáscara de huevo aviar: Eric N. Hahn, Vincent R. Sherman, Andrei Pissarenko, Samuel D. Rohrbach, Daniel J. Fernandes, Marc A. Meyers
Teoría de platos y conchas , Autor: Stephen Timoshenko.
