Исследовательская работа: на тему:«Физи ка и яйцо»

Министерство образования и молодёжной политики Чувашской Республики Отдел образования администрации Батыревского района МОУ «Старотойсинская основная общеобразовательная школа» Исследовательская работа: на тему:«Физи ка и яйцо» Работу выполнили ученики 9 класса Заплаткин Артём, Мясников Александр и Андреев Александр Научный руководитель: учитель физики д. Старые Тойси - 2007 г.

Цель работы:

1. Показать, что в живой и неживой природе действуют законы физики и их проявление очень разнообразно;

2. Понять, что, организовав дома домашнюю лабораторию, пользуясь только

подручными средствами, в частности куриным яйцом, проведя опыты, объяснить многие физические явления и через них понять физические законы.

3. Выявить для себя донаучные знания, развивать любознательность, узнать огромные возможности науки физики.

Тезисы:

1.  Строение яйца птицы, назначение основных компонентов.

2.  Отличие сырого и варёного яиц, его физическое обоснование.

3.  Результаты опытов, их физический смысл и объяснение на их основе физические явления и законы.

Итак, мы взялись изучать науку физику, используя куриное яйцо, проведя мно-гочисленные опыты и наблюдения. И на основе проведённых опытов и исследова-ний объяснить некоторые физические явления, предвидеть все вытекающие из них следствия. И как, правило, использовать полученные знания в быту, при приготов-лении из яиц различных блюд и т. д. и т. п.

А сначала узнаем всё - таки строение яйца.

Яйца птиц крупные. Снаружи они одеты прочной скор­лупой, чтобы выдержать тяжесть насиживающей птицы. У птиц, гнездящихся открыто, яйца часто имеют пятнистую маскировоч­ную окраску. В центре яйца расположен шарообразный желток, окруженный жидким белком. Он подвешен на особых эластичных канатиках. Зародыш находится на поверхности желтка, и, когда птица при насиживании переворачивает яйцо для равномерного обогрева, желток на канатиках всегда поворачивается так, чтобы зародыш был наверху, ближе к телу птицы. А вот при насижива­нии яиц домашними птицами иногда некоторые яйца не разви­ваются. Это болтуны, получающиеся от обрыва эластичных кана­тиков при неосторожном встряхивании яиц.

Большинство птиц в природе откладывают по нескольку штук яиц, некоторые откладывают всего 1-2 яйца, а немногие – по

Строение яйца птицы

Зародышевый диск

 

Канатик

б

Воздушная камера

Скорлупа

Попытаемся ответить на вопрос, чем же отличаются сырые яйца от вареного? Для этого мы взвесили сырые и варёные яйца на школьных весах, используя разновес. Также измерили объём яйца до и после варки методом погружения, и наконец измерили с помощью штангенциркуля его линейные размеры согласно рисунка 1. Результаты измерений свели в таблицу 1.

Основные физические показатели сырого и варёного яиц.

Таблица 1.

Вид яйца	Масса, в миллиграммах	Объём, в см3	Линейные размеры d1*d2, в мм
Сырое	66,6	51	62.6*42.6
Варёное	65,5	51	62.6*42.6

Как видно из таблицы 1, разница в массе между сырым и варёным яйцами составляет 1,1 грамма. Это можно объяснить тем, что при кипении воды кипит и внутренняя жидкость яйца. Происходит испарение жидкости через многочисленные поры и микротрещины, поэтому уменьшается масса яйца.

А разницу в объёмах и линейных размерах мы не установили, хотя мы ожидали их изменение в сторону увеличения. Мы считаем, что отрицательный результат по-лучился из - за несовершенных приборов и больших погрешностей измерения. Можно было для более точного измерения d1 и d2 использовать микрометр и т. п.

Содержание основных компонентов яйца в сравнении с целым яйцом.

Таблица 2.

Варёное яйцо	Масса, в граммах	Объём, в см3
фактически	в % от всего яйца	фактически	в % от всего яйца
Скорлупа	8,2	12.52	3	5.89
Желток	16,65	25.41	6,5	12.74
Белок	40	61.06	12,5	24.51

На столе несколько яиц. Как найти среди них варёное яйцо?

Способов может быть много. Но важно не только узнать, какие это способы, но и разобраться в их физический смысл.

1. Первый способ. Яйцо нужно положить на стол и вращать вокруг вертикальной оси. Варёное яйцо будет вращаться дольше сырого. Но почему? –Варёное яйцо вращается как одно целое, сырое же состоит из отдельных жидких частей: желтка и белка. При вращении сырого яйца эти части обладают различной линейной скоростью(чем дальше от оси вращения, тем эта скорость больше), поэтому между частями яйца возникает внутреннее трение, тормозящее вращение.

Время вращения яиц в секундах на различных по шероховатости поверхностях

Таблица 3

№	Вид яйца	Время вращения яйца, в секундах.
на клеёнке	на полированном столе
1.	Сырое	3	8
2.	Варёное	5	20

2. Нужно укрепить на столе все яйца. Затем из ружья выстрелить в них по очереди. В варёных яйцах останется узкий след от пролетевшей пульки, а сырые разлетятся на куски во все стороны - варёные яйца будут обнаружены.

При попадании пули в сырое яйцо оказываемое на его жидкое содержимое пулей давление будет передаваться по закону Паскаля во все стороны без изменения, а потому оно разбивается на очень мелкие части.

Сырое Полуварёное Варёное

 

разбивается разбивается остается круглое

на очень мелкие на более крупные отверстие от пульки

части части

 

3. Нужно подготовить раствор поваренной соли определённой концентрации, опустить в раствор яйца. Если оба одинакового размера, то сырое яйцо будет плавать на большой глубине, чем вареное. Известно, что на тело, погружённое в жидкость, действуют две силы:

- сила тяжести FТЯЖ=mq

- архимедова сила FА=V q VТ.

Из таблицы 1 видно, что разница в массе сырого и варёного яиц составляет 1,1 грамма, то и сила тяжести для варёного яйца будет меньше, чем для сырого, т. е.

FТЯЖ. ВАР. < FТЯЖ. СЫР.

Тогда учитывая, условие плавания тел, варёное яйцо будет всплывать чуть выше, чем сырое яйцо.

 

4.5

 

4.5

Fтяж Fтяж.

Кстати, если положить яйца в обыкновенную воду, независимо от того, сырое оно или варёное, они будут тонуть. Результат объясняется в разнице величины силы Архимеда: FА=V q h. В растворе поваренной соли плотность жидкости увеличивается, соответственно увеличивается и сила Архимеда.

4. Известно, что нельзя класть яйца в кипящую воду. Что с ними может случиться? Скорлупа яиц треснет, это похоже на то, что если взять холодный толстостенный стакан и влить в него кипяток, то стакан треснет. Роли стакана и скорлупа яйца одинаковы. При большой разности температур (комнаты и кипятка) вещество расширяется при нагревании очень быстро и трескается. Это тепловое расширение тел.

А как выйти из этого положения? Для этого положу яйцо на металлическую ложку и медленно положу их в кипяток. Часть тепла при этом примет на себя ложка и тепловое расширение не будет столь большим и скорлупа не треснет.

5. Почему вареное яйцо нужно облить холодной водой? Скорлупа при быстром охлаждении холодной водой быстро сокращает свои размеры и в ней образуется микротрещины, которые облегчают процесс снятия скорлупы.

6. В высоко в горах трудно сварить яйцо. Оно может долго находиться в кипящей воде, но остаётся сырым. Так ли это?

Это верно. И вот почему. В высокогорных районах атмосферное давление значительно меньше, чем у поверхности Земли, а с уменьшением давления воздуха температура кипения воды уменьшается. Вблизи вершины Эльбруса (Пик Ленина 7134 метра над уровнем моря) она составляет лишь 70 градусов. Этот опыт многократно повторялся туристами - альпинистами.

Повторить этот опыт попытались и мы. Для этого мы собрали установку, как показано на рисунке 1. Положили в колбу сырое яйцо. Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при различных температурах, в частности при 700С. Вода кипит, но яйцо при этом у нас не сварилось(проверили вышеназванными способами) т. к. оно сварится только при 1000С.

 

Рисунок 1.

А как же всё-таки сварить яйцо в таких условиях? Нужно иметь под рукой плотно закрывающийся герметичный сосуд, который не позволяет выйти в наружу образовавшийся в результате испарения и кипения водяной пар. Тем самым давление водяного пара увеличивается и увеличивается температура кипения.

7. Ныряющее яйцо. Для опыта готовится слабый раствор соля­ной кислоты, в который опускают яйцо. Так как плотность яйца несколько больше плотности раствора соляной кислоты, то оно опускается на дно. Однако на поверхности яйца в растворе начи­нается процесс между веществом скорлупы, углекислым кальцием и соляной кислотой, в результате чего получается углекислый газ, пузырьки которого прилипают к скорлупе и поднимают яйцо вверх. На поверхности пузырьки срываются и уходят в воздух, а яйцо снова погружается на дно.

Так яйцо ныряет, пока не растворится скорлупа.

8. Послушное яйцо. Проткнём в концах яйца две дырочки вели-чиной со спичечную головку и выдуем содержимое. Внутренность яйца промоем несколько раз водой. Чтобы скорлупа хорошенько просохла изнутри, дадим ей полежать один-два дня. После этого одну дырочку залепим гипсом, клеем с мелом или с белилами так, чтобы она не была заметна. Насыпим в скорлупу чистого и сухого песку примерно на четверть. Залепим вторую дырочку таким же образом, как первую. Послушное яйцо готово! Мы сможешь поставить его в любом положении. Для этого нужно только слегка встряхнут ь яйцо, держа его в том положении, которое оно должно будет занять. Песчинки переместятся, и поставленное яйцо будет сохранять устойчивое равновесие.

9. Магнитное яйцо. В скорлупе сырого яйца просверлим тонким шилом две маленькие дырочки, через которые выльем его содержимое. Когда внутренность просохнет,  одно из отверстий закрываем шляпкой маленького гвоздя. Такое яйцо в отличие от

Опыт 2. «Вареное яйцо «вползает» в бутылку». Берем пол-литровую молочную бутылку, вареное куриное яйцо, очищенное от скорлупы, кусок бумаги и спички. Убеждаемся, что яйцо, положенное на горлышко бутылки, не проваливается внутрь, а чуть-чуть входит в него. В бутылку опускают горящую бумагу и вновь кладут яйцо на горлышко. Через некото-рое время оно проваливается внутрь бутылки.

«Почему?» — задает залу вопрос ведущий.

Вывод: На основе проведения опытов и наблюдений с куриным яйцом мы изучили физические явления и попытались дать им научное обоснование с точки зрения физики.

Литература:

1.  Журнал «Физика в школе.» 1998г.

2.  «Не уроком единым» Москва. Просвещение.1991.

3.  Учебник «Биология».Москва. Просвещение.1001.