Physiker zeigen: Waagerechter Fall reduziert Bruchgefahr bei Eiern

Ist ein rohes Ei zerbrechlicher, wenn es aufrecht oder auf der Seite liegend fällt? Darum geht es bei der Egg Drop Challenge, die im Physik-Unterricht zeigen soll, wie sich Schalenstrukturen unter Krafteinwirkung verhalten. 

Mit Hilfe von Utensilien wie Strohhalmen, Papier oder Schnüren bauen Schülerinnen und Schüler dem Ei eine Sicherungskapsel, mit der es aus unterschiedlicher Höhe unversehrt auf dem Boden landen soll. Ein US-Forscherteam vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat sich der Frage nun im Detail gewidmet und die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Communications Physics veröffentlicht.

Eier bei waagerechtem Fall weniger zerbrechlich

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ließen dafür aus unterschiedlicher Höhe 180 Mal ein Ei rohes fallen. Dabei stellten sie fest, dass Eier weniger zerbrechlich sind, wenn sie bei einem Fall waagerecht ausgerichtet sind statt senkrecht.

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Das Forschungsteam hat damit die aus seiner Sicht weit verbreitete Annahme widerlegt, dass Eier aufrecht fallend weniger bruchgefährdet sind. Diese Annahme finde sich sogar in Tutorials und Lehrmaterialien, heißt es in der Studie.

Ergebnisse in Simulation bestätigt

Aus einer Höhe von 8 Millimetern zerbrach in dem US-Experiment mehr als die Hälfte der Eier, die aufrecht fielen. Dabei spielte es keine Rolle, mit welchem Ende das Ei nach unten zeigte. Bei den Eiern, die aus einer waagerechten Position heraus fallen gelassen wurden, zerbrachen weniger als 10 Prozent.

Auch bei etwas größeren Fallhöhen war der Anteil der zerbrochenen Eier deutlich kleiner, wenn die Eier horizontal ausgerichtet waren. Das Team führte zusätzlich mit einem speziellen Gerät Tests durch, um herauszufinden, bei wie viel Druck die Eier zerbrachen. Eine rechnerische Simulation bestätigte die Ergebnisse.

Zäh oder steif?

Die Forscherinnen und Forscher erklären den nachgewiesenen Effekt damit, dass Eier in der Mitte flexibler sind und daher dort mehr Energie aufnehmen können, bevor sie brechen. Im Schnitt könnten Eier demnach beim waagerechten Fall rund 30 Prozent mehr Energie abfedern, heißt es in der Studie. Dadurch sind sie nach Definition der Studie zäher - was nicht mit Steifheit zu verwechseln ist.

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In dieser Verwechslung sieht das Team auch einen Grund für die gängige Fehlannahme, dass das Ei bei senkrechter Ausrichtung stabiler ist: Die physikalischen Eigenschaften Steifheit, Zähigkeit und Festigkeit würden oft verwechselt. 

So seien Eier tatsächlich steifer, wenn sie aufrecht zusammengedrückt würden. Das bedeute aber nicht, dass sie auch zäher - und damit weniger zerbrechlich - seien.