兩雞蛋互叩時為什么多是靜止的雞蛋被撞破

王偉民　孟杰

成語“以卵擊石”的意思是拿蛋去碰石頭，比喻不自量力，自取滅亡。從物理學(xué)分析，這主要是因?yàn)榈昂褪^的硬度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，所以其能承受的最大壓強(qiáng)也不同——相比石頭，雞蛋的硬度要小很多，且其內(nèi)容物主要是膠狀物質(zhì)，能夠承受的最大壓強(qiáng)比石頭小很多。

盡管根據(jù)牛頓第三定律，蛋和石頭在發(fā)生撞擊時的相互作用力相等，但二者撞擊后，石頭安然無恙，雞蛋卻“粉身碎骨”。如果我們以“以卵擊卵”的方式讓一個雞蛋去撞擊另外一個雞蛋，情形又將如何呢？

看似反常的生活現(xiàn)象

做雞蛋湯、炒雞蛋等菜肴前，有時需要打破多個雞蛋備用。很多廚師總是習(xí)慣于兩只手各拿一個雞蛋，用其中的一個雞蛋去叩打另一個。在這個過程中，往往是靜止的雞蛋被撞破，而快速運(yùn)動的“撞擊者”卻安然無恙——相反的情形也有，但出現(xiàn)的概率非常低，不足十分之一。同時，因?yàn)樽矒綦u蛋的力一般不是很大，所以兩個雞蛋同時破裂的情形也不常見。

除去兩個雞蛋同時撞破的情形，按照牛頓第三定律，在兩個雞蛋撞擊的過程中，它們之間的相互作用力相等。那么，隨意拿出兩個雞蛋相撞，不論雞蛋是運(yùn)動的還是靜止的，兩者各自被撞破的概率應(yīng)該均等才正常?？墒菫槭裁炊鄶?shù)時候會出現(xiàn)“靜止的雞蛋被撞破，運(yùn)動的雞蛋完好無損”這種“反?！钡默F(xiàn)象呢？

雞蛋相撞時的受力分析

實(shí)際上，這種現(xiàn)象離不開在雞蛋相互撞擊的過程中，蛋殼內(nèi)的膠狀物質(zhì)對蛋殼的作用。

（一）對兩個雞蛋的受力分析

如圖1所示，當(dāng)快速運(yùn)動的雞蛋A與靜止的雞蛋B相撞時，A處于減速狀態(tài)，B加速之后受到手的阻礙減速直至停止。兩個雞蛋不僅質(zhì)心的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變，由于物體間的相互作用，其接觸面也會發(fā)生形變。

根據(jù)牛頓第三定律，在碰撞的過程中，雞蛋A對雞蛋B的作用力等于雞蛋B對雞蛋A的作用力。但是對于雞蛋A來說，碰撞使蛋殼受阻、速度銳減時，由于慣性，里面的膠狀物質(zhì)——蛋清和蛋黃還有沿著原來的方向繼續(xù)向前運(yùn)動的趨勢，從而對蛋殼產(chǎn)生除重力之外的向外壓力。這種力可以支撐受到外力作用的蛋殼，使得雞蛋A的蛋殼的抗壓能力增加。因此，多數(shù)情況下雞蛋B被撞破，而雞蛋A完好無損。

（二）兩個雞蛋相撞時多是靜止的雞蛋被撞破的原因

或許你會說，雞蛋B被撞擊時，由于雞蛋A的作用，雞蛋B也會獲得一個向前的加速度。同時，雞蛋B與雞蛋A接觸的那部分蛋殼，在受雞蛋A的撞擊而向內(nèi)加速運(yùn)動發(fā)生形變的過程中，雞蛋B內(nèi)的膠狀物質(zhì)也會對蛋殼產(chǎn)生向外的壓力，雞蛋B蛋殼的抗壓能力也應(yīng)該和雞蛋A一樣增加，A、B兩個雞蛋中任何一個被撞破的概率應(yīng)該還是相同。

實(shí)際情況并非如此。撞擊發(fā)生時，在相同的時間內(nèi)，A、B兩個雞蛋速度變化量的絕對值差別很大。兩個雞蛋剛開始接觸的瞬間，雞蛋A的速度最大，約為2 m/s。而在發(fā)生撞擊的極短時間內(nèi)，雞蛋A的速度銳減到幾乎為0，速度改變量的絕對值約為2 m/s。

與此同時，原來靜止的雞蛋B被撞擊后獲得了比2 m/s要小很多的速度。因此，雖然在撞擊的過程中，雞蛋B內(nèi)的膠狀物質(zhì)對蛋殼有向外的作用力，但該作用力比雞蛋A內(nèi)的膠狀物質(zhì)對蛋殼向外的作用力要小得多。因此，出現(xiàn)“靜止的雞蛋B被撞破，運(yùn)動的雞蛋A安然無恙”的現(xiàn)象也就不足為奇了。

另外，用運(yùn)動的雞蛋A去叩打靜止的雞蛋B時，人們的習(xí)慣動作是，讓上方的雞蛋A去撞擊下方的雞蛋B。由于重力作用，雞蛋B的氣室（中空部分）通常在雞蛋的上方。如果雞蛋B被撞擊的部位在氣室位置，由于里面沒有膠狀物質(zhì)支撐，其被撞破的概率也會大一些。

撞擊的技巧很關(guān)鍵

兩個雞蛋相撞后會出現(xiàn)的情形有3種，我們前面討論了“靜止的雞蛋被撞破”的發(fā)生概率較大，但其他情形也有可能發(fā)生。那么，有沒有辦法在兩個雞蛋相撞的過程中，確保靜止的雞蛋被撞破呢？我通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這其中有一定的規(guī)律。

（一）運(yùn)動的雞蛋必須是變速運(yùn)動

撞擊雞蛋的技巧很關(guān)鍵，運(yùn)動的雞蛋必須是變速運(yùn)動，先加速后減速，讓運(yùn)動的雞蛋在減速的過程中去撞擊靜止不動的雞蛋。在撞擊的瞬間，保持合適的撞擊速度和較大的加速度（指加速度的絕對值較大）。

這樣操作，基本上可以使靜止的雞蛋被撞破，而運(yùn)動的雞蛋完好。這是因?yàn)?，如果兩個雞蛋的相對撞擊速度太快，那么在撞擊過程中，它們之間的相互作用力就比較大，很有可能出現(xiàn)兩個雞蛋都撞破的情形。

而運(yùn)動的雞蛋在減速的過程中，蛋殼會給里面的膠狀物質(zhì)一個向后的阻力。因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的，所以雞蛋里面的膠狀物質(zhì)也會給蛋殼一個向前的壓力。而且，運(yùn)動的雞蛋在減速過程中加速度的絕對值越大，里面的膠狀物質(zhì)對蛋殼向前的壓力就越大。在運(yùn)動的雞蛋與靜止的雞蛋相撞的過程中，運(yùn)動的雞蛋里面的膠狀物質(zhì)對蛋殼向前的壓力抵消或減小了對運(yùn)動雞蛋的撞擊力，減小了破壞作用。所以，運(yùn)動的雞蛋被撞破的概率小了很多。

（二）理論上勻速相撞的兩個雞蛋被撞破的概率大致相同

如果人的雙手各拿一個雞蛋，讓兩個雞蛋在同一時間以相同的速度相撞，假設(shè)撞擊部位相同，那么其中一個雞蛋被撞破的概率與另一個雞蛋被撞破的概率大致相同。這個分析是建立在兩個雞蛋勻速相撞的基礎(chǔ)上的。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們很難保證兩個雞蛋勻速相撞。

總而言之，在兩個雞蛋相撞的過程中，與運(yùn)動的雞蛋相比，靜止的雞蛋被撞破的概率更大。這主要是因?yàn)榈皻?nèi)的膠狀物質(zhì)在起作用，特別是當(dāng)運(yùn)動的雞蛋以絕對值較大的加速度減速撞擊靜止的雞蛋時，蛋殼內(nèi)膠狀物質(zhì)的作用會越發(fā)明顯。