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我們在日常生活中都見過，一顆生雞蛋從桌上掉到地上，通常會摔得粉碎。這似乎就是「雞蛋撞地球」的結果。然而，我們在這裡所設計的挑戰，遠遠超出了單純的自由落體。「雞蛋撞地球」挑戰要求同學們設計並製作一個保護裝置，確保生雞蛋從高處下落與地面撞擊時完好無損，並準確地落在指定區域。

這是一項結合物理學、工程設計和創新思維的挑戰。

挑戰的關鍵要求

1. 雞蛋下落的高度 挑戰要求雞蛋從大約 15至20米 的高度下落與地面相撞。這大約等同於從五層樓的高度釋放手中的雞蛋。

2. 確保雞蛋完好無損 這是挑戰的核心。你需要設計一個裝置（容器及緩衝物）來保護雞蛋，使其在撞擊地面後不會破裂。你主要可以從以下兩個科學原理入手：

   • 延長撞擊時間（緩衝）：根據衝量-動量定理，你可以通過使用各種材料、形狀或結構來延長雞蛋與地面撞擊時的相互作用時間。你的容器和緩衝物必須有效地吸收衝擊力。

   • 降低撞擊速度（減速）：你可以在保護裝置上附加一個降落傘（Parachute）或其他空氣動力學減速裝置，以降低雞蛋撞擊地面前瞬間的速度。

3. 精準降落至目標區 這增加了挑戰的難度，考驗你的控制力與預測能力。設計的裝置必須能夠落入地面劃定的目標圓圈內。你需要考慮風力、裝置的空氣阻力、形狀穩定性等因素，以確保降落的精準度。

水火箭是一種極具教育意義的模型火箭，它完美地演示了物理學中幾個核心原理，特別是牛頓第三運動定律（作用力與反作用力）。它利用水和壓縮空氣作為推進介質，將靜態的壓力能轉化為強大的動能。

水火箭的推進原理

水火箭的運作基理非常精妙，其核心在於創造並釋放一個巨大的推力：

1. 密閉與增壓：首先，在一個裝有適量水的密閉塑膠容器（即火箭瓶身）中，用一個橡膠塞將瓶口塞緊。隨後，通過打氣筒將壓縮空氣打入容器內。

   • 這使得瓶內的空氣氣壓急劇增大，遠高於外界的大氣壓。水和高壓空氣被共同封閉在一個極小的空間內。

2. 壓力轉化與噴射：當瓶內氣壓達到一定程度，並超過橡膠塞與瓶口接合的最大摩擦力時，橡膠塞會與瓶口自由脫離。

   • 此時，高壓空氣會迅速膨脹，並將它前方的水高速向後方噴出（作用力）。

3. 反作用力與飛行：根據牛頓第三運動定律：當水以極高的速度向後噴出時，火箭本身會獲得一個大小相等、方向相反的推力（反作用力），從而被發射升空。

   • 這與普通化學燃料火箭的原理相似，只不過水火箭的推進媒介由燃燒產生的高溫燃氣變成了高速噴出的水。