Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2014
Естественные науки (от 14 до 17 лет)
«Физика в приготовлении обеда»
Автор:
Коренева Алина 14 лет
ученица 8 класса
Руководитель:
.
учитель физики высшей
квалификационной категории
МОУ СОШ № 7 с. Сосновка
Усольского района
2014 г
Содержание
I. Введение……………………………………………………………………………1
II. Основная часть
II. I Теоретическая часть ……………………………………………………………2
II. II. Экспериментальная часть
2. 1. Меню………………………………………................................................3
2. 2. Физические основы приготовление салата…………………… ……..4, 5
2. 3. Физические законы приготовления борща……… ………… ………6 - 8
2. 4. Физика в приготовлении рагу …………………………………………..9
2. 5. Домашнее мороженное. …………………………………………………10
2.6. Физика чая ………………………………………………………………..11
III. Заключение …………………………………………………………………12, 13
IV. Список литературы …………………………………………………………..14
V. Приложение ……………………………………………………………….
Аннотация
Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Многие физические закономерности можно получить из собственных наблюдений. Замечательным местом для наблюдения физических явлений и проведения экспериментов является самая обычная кухня.
В работе «Физика в приготовлении обеда» поставлены следующие цели:
· узнать новое об окружающем нас мире;
· ощутить себя в роли экспериментатора;
· провести исследования физических процессов в домашних условиях;
· научиться находить в приготовлении блюд физические явления;
· найти ответы на вопросы «Почему это так?», применяя знания законов физики;
· расширить кругозор и углубить свои знания по физике;
Методы исследования:
1. теоретический анализ разделов физики по исследовательской теме;
2. анализ поваренных книг;
3. практический - эксперимент по приготовлению обеда.
В исследовательской работе нашли применение знания, полученные в результате прохождения школьной программы не только 7-го, но и 8 класса.
Сделаны важные выводы: в самых привычных для нас местах можно увидеть целый мир необыкновенных явлений и можно объяснить их на основе законов физики.
План исследования
Гипотеза:
Физика обладает необыкновенным свойством: природа, быт, техника и всё то, что нас окружает, подчинено единым законам происхождения и развития – законам ФИЗИКИ. Изучая самые простые явления можно вывести общие законы.
И путешествие в замечательную страну физики, страну открытий и изобретений можно совершить, не выходя из дома. Замечательное место для этого - самая обычная кухня!
Если это так, то:
· Можно ли увидеть и доказать проявление физических законов при приготовлении обеда;
· Какие физические эксперименты можно провести на собственной кухне.
План исследования:
· Составление меню обеда
· Подготовка, необходимых продуктов
· Подбор посуды для приготовления пищи
· Подготовка необходимых инструментов
· Приготовление обеда
· Анализ данных и теоретическое обоснование
· Фиксирование результатов эксперимента на фото и видео
· Обработка результатов эксперимента в виде необходимых записей
· Подготовка презентации
Для написания работы, использовались основные источники:
Учебники физики 7, 8 класс Книги по кулинарииI Введение
«Радость видеть и понимать – есть
самый прекрасный дар природы»
А. Эйнштейн
Я очень часто помогаю маме на кухне готовить обед. Изучая, физику поняла, что многие природные явления можно объяснить, на основе законов физики. Но никогда мне не приходило в голову, какие законы нужны для варки супа или приготовления компота. А зачем мы точим ножи? Для чего перед тем как налить кипяток в стакан, в него кладут металлическую ложечку? Или, что нужно знать, чтобы потереть морковь на терке?
И я решила разобраться в физической сущности приготовления обеда, применяя имеющиеся знания по физике.
II Основная часть
II. I. Теоретическая часть
Необъятен мир физики! В окружающем нас мире и даже внутри нас – повсюду происходят физические процессы. Мир физики столь же велик, сколь неисчерпаем мир знаний. В физике изучаются механические, тепловые, световые и электрические явления, исследуются свойства окружающих нас тел и физические процессы. Приобретая новые знания, мы развиваемся, полнее понимаем природу, обогащаемся глубокими теориями и гипотезами.
В науке, как и в жизни, тесная связь между внешне далекими, но на самом деле близкими и помогающими друг другу областями знаний. У физики появилось множество дочерних наук: биофизика, теплофизика, физическая химия, химическая физика, молекулярная физическая кулинария…. Все теснее сливаются они в единое целое. Поэтому физику с полным правом можно назвать наукой наук. Физика показывает нам, как велик и в то же время близок мир, в котором мы живем.
Когда мы готовим и когда мы едим, в пище и в нашем организме происходят различные физические, химические и психологические процессы, контролировать которые мы не в состоянии. Если мы поймем хотя бы часть этих процессов, то "великое таинство кулинарии" уступит место более понятному и приятному времяпрепровождению человека на кухне. Что на самом деле происходит при жарке мяса? Почему для жарки нужно выбирать специальную посуду? Нужно ли подбирать кастрюлю для варки супа, или подойдет любая имеющаяся в хозяйстве?
Мы постоянно сталкиваемся с рецептами, созданными специально для того, чтобы мы захотели это приготовить.
Очень интересно провести исследование техники приготовления пищи с точки зрения физики, т. к. это заставляет задуматься над этим процессом.
II Основная часть
II. II. Экспериментальная часть
2.1. Меню
1. Салат «Обжорка»
2. Суп борщ «Фантазия»
3. Рагу с курицей
4. Чай «Витаминный»
5. Десерт – мороженое «Лакомка»
2.2. Физические основы приготовление салата
Салат «Обжорка»
Ингредиенты:
- морковь лук куриные сердца майонез
Инструменты:
- нож сковорода разделочная доска
Подборка ножа
Из пяти найденных в хозяйстве ножей подошел нож с длинным тонким лезвием, потому что у него площадь лезвия самая маленькая, следовательно, при помощи даже малой силы создается большое давление и таким инструментом легко работать. Длинное лезвие позволяет делать надрезы большей длины, т. е. нарезку можно делать быстрее. Ломтики мяса и лука получились ровными, не мятыми.
Подборка разделочной доски
Стеклянная разделочная доска, подошла лучше, чем деревянная, потому что на ней, сок из продукта не впитывается и салат получается сочный. (Приложение )
Подборка тёрки
Я взяла тёрку с разными трущими поверхностями, у которых форма и количество отверстий разное. Для моркови подошла поверхность с большим количеством отверстий, кусочки получались аккуратными и ровными.
Это объясняется, тем, что чем больше неровней на терке, тем больше сила трения, следовательно, быстрее можно потереть морковь. (Приложение )
Подбор сковороды
Лучшей для жарки моркови и лука оказалась массивная чугунная сковорода. Дно такой сковороды прогревается более равномерно, чем у сковородок из других металлов. У алюминиевых и стальных сковородок те участки дна, которые располагаются непосредственно над огнем, прогреваются особенно сильно, и на них пища часто пригорает.
Смешивание продуктов
Подготовленные продукты смешиваю, солю и заправляю майонезом. Вследствие диффузии и смачивания, масса стала однородной и выглядит аппетитно, салат получился с пикантным вкусом, не свойственным входящим ингредиентам по отдельности. (Приложение )
. 2.3. Физические законы приготовления борща
Суп борщ «Фантазия»
Ингредиенты:
- свекла капуста картофель лук морковь мясо соль, приправа
Инструменты:
- кастрюля разделочная доска нож тёрка сковорода
Очищенную свёклу, нарезанную соломкой или натертую на крупной терке, тушу в плотно закрытой сковороде с небольшим количеством бульона, жира и уксуса, который добавляется для сохранения цвета. Периодически свеклу перемешиваю и доливаю бульон, чтобы она не подгорела.
Сначала в течение 5 минут обжариваю лук, добавляю нарезанные морковь, корень петрушки и сельдерея, потом кладу томат-пюре и держу на огне еще 10-15минут. Неправильно поступают те, кто кладет томат-пюре на сковороду одновременно с овощами: от содержащейся в нем кислоты овощи будут жесткими.
Сначала в кипящий бульон засыпаю свежую нашинкованную капусту и картофель, и довожу опять до кипения. Опускаю в кастрюлю обжаренные овощи, затем добавляю тушеную свёклу, жду, пока бульон снова закипит. За 5-10 минут до того, как борщ будет готов, заправляю мукой, специями, солью, сахаром. Одновременно можно положить нарезанный чеснок.
Описание физических процессов
Для супа подходят большие кастрюли с высокими стенками. Кухонных кастрюль большое разнообразие, чтобы удовлетворить любые потребности от приготовления пищи для семьи до приготовления пищи для банкета. У меня дома оказались кастрюли из алюминия, эмалированные, никелированные.
Я использовала кастрюлю из железа с эмалированным покрытием и двойным дном. Это влияет на теплоемкость и теплопроводность кастрюли. Суп в ней не бурно кипит, а медленно варится и количество жидкости при этом не уменьшается. Чем медленнее и спокойнее кипит суп, тем он вкуснее. Еще лучше, когда он не кипит, а томится.
Когда я поставила воду на плиту, то стала наблюдать за процессом кипения. Сначала появляются пузырьки, их размеры постепенно растут. Это пузырьки воздуха, который растворен в воде. При нагревании излишек воздуха, выделяется из воды в виде пузырьков. По мере дальнейшего нагревания воды пузырьки становятся крупнее и многочисленнее. С ростом размеров пузырьков возрастает и сила Архимеда, выталкивающая их из воды, и они всплывают. В этот момент бывает, слышен шум, предшествующий обычно кипению. При определенной температуре с приближением к поверхности жидкости объем пузырьков резко возрастает. На поверхности они лопаются, и находившийся в них пар выходит в атмосферу - вода кипит.
Я знаю, что когда вода закипит, то дальнейшее ее нагревание не приведет к увеличению температуры, поэтому газ можно убавить. Это дает экономию топлива.
Прогревание жидкости в кастрюле объясняется процессом конвекции. Нагретые слои жидкости - менее плотные и поэтому более легкие - вытесняются более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается.
Изменение температуры в процессе кипения воды я провела с помощью мультисенсорного регистратора данных ЛабДиск ГЛОМИР, предназначенного для учебных целей. Я увидела, что вода закипела при температуре 90,3 0С, а температура кипения воды 100 0С. Я выяснила, что температура кипения воды зависит от внешнего давления. Очевидно, в этот день атмосферное давление было низкое, и вода закипела при меньшей температуре (Фильм прилагается в презентации).
Во время приготовления пищи влажность воздуха увеличивается - перед приготовлением влажность составляла 75%,после - 86%.
При приготовлении борща можно также увидеть такие явления, как изменение агрегатных состояний воды, диффузия, испарение и конденсация. (Приложение )
2.4. Физика в приготовлении рагу
Рагу с курицей
Ингредиенты:
- помидоры картофель куриные окорочка лук вода
Инструменты:
- мультиварка нож разделочная доска
Мультиварка — многофункциональный бытовой кухонный электроприбор с программным управлением, предназначенный для приготовления широкого спектра блюд в автоматическом режиме.
Мультиварка состоит из корпуса с электрическим нагревательным элементом, емкости для приготовления с антипригарным покрытием, микропроцессора, парового клапана и системы герметичного закрытия крышки. (Приложение )
Описание физических процессов
Все продукты я закладываю в мультиварку одновременно, т. к. открывать в процессе варки кастрюлю нельзя.
Герметично закрытая крышка обеспечивает давление горячего пара на жидкость и температура кипения жидкости увеличивается. Это ускоряет приготовление пищи, позволяет сэкономить энергию и самое главное сохраняет питательные свойства продуктов, которые при долгой варке уменьшаются.
Паровой клапан предназначен того чтобы сбросить излишки давления.
2.5. Домашнее мороженное
Мороженое «Лакомка»
Ингредиенты:
- какао сахар молоко сметана тертый шоколад, вафельные крошки, мелкие кусочки печенья
Я размешала в чашке две столовых ложки какао, одну столовую ложку сахара, четыре столовых ложки молока и две столовые ложки сметаны. Теперь его надо охладить.
Беру миску побольше, кладу в нее лед, посыпаю солью, перемешиваю. На лед ставлю миску с мороженым и сверху накрываю полотенцем, чтобы через него не проникало тепло. Каждые 3-5 минут помешиваю мороженое. Минут через 30 мороженое загустеет. Обсыпаю сверху крошками печенья и шоколада, украшаю ягодами или фруктами. Мороженое готово и им можно лакомиться.
Как же работает мой самодельный холодильник? Известно, что лед тает при температуре ноль градусов. Соль же задерживает процесс плавления льда. Поэтому соленый лед дольше тает. Да еще полотенце не дает проникнуть теплому воздуху к мороженому, т. к. между ячейками полотенца находится воздух, а он плохой проводник тепла. (Приложение )
2.6. Физика чая
Чай «Витаминный»
Ингредиенты:
- лимон чай пакетированный сахар листья земляники
В весеннее время в организме человека ощущается недостаток витаминов, поэтому мой выбор остановился на приготовлении «Витаминного» чая. В стакан кладу листья земляники, заливаю кипятком, кладу пакетик чая, добавляю сахар и лимон.
Описание физических процессов
Аромат земляники и лимона быстро разносится по кухне из-за явления диффузии в газах. Окрашивание воды и сладкий вкус чая в стакане происходит из-за явления диффузии в жидкости. Чем горячее вода, тем интенсивней окрашивание, т. к. скорость хаотического движения молекул увеличивается при повышении температуры.
Чайник – пример сообщающихся сосудов. В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне. Поэтому для практического применения удобны чайники с длинными носиками.
(Приложение )
III Заключение
Общие выводы о результатах работы:
В неформальной обстановке: у себя на кухне я приобрела следующие навыки: исследовательские, поисковые, аналитические, осознание своих возможностей.
В приготовлении простого обеда я увидела проявление множества физических законов и явлений: давление твердого тела, действие трения, смачивание, диффузии, тепловые процессы.
Эти и другие процессы я не только увидела, но и объяснила. Кроме этого я убедилась, что работу любого кухонного устройства можно объяснить, зная физику.
Самое главное я убедилась, что физика – это не трудно, физика – это интересно и даже полезно.
Поднятая в работе проблема очень заинтересовала меня, наука не стоит на месте, поэтому, заглядывая в будущее, хотелось бы увидеть, что нас ожидает.
В начале XXI века – происходят важные события и выдающиеся открытия в жизни всего человечества. А как же наша любимая кулинария? Она так же не отстает от научно-технического прогресса. Традиционная «бабушкина кухня» - классические варианты приготовления блюд никуда не делась, но появляется одно из направлений в кулинарии – молекулярная физическая кулинария.
Это кулинария, которая сочетает в себе приготовление блюд с учетом законов физики, химии и биологии. Блюда, приготовленные с использованием низких температур, получают другие вкусы, продукты начинают звучать совсем по-другому.
Кухня больше напоминает химическую лабораторию с жидким азотом, инертным газом, инфракрасным спектрометром, анализаторами на основе ядерного магнитного резонанса. Применяют на молекулярной кухне и приборы физиков - роторный вакуум-испаритель. С его помощью закипают жидкости при низких температурах, а эфирные масла, которые при этом выделяются, не разрушаются. Собрав их с помощью газового пистолета, шеф-повар «обкуривает» потом свои блюда, даря им аромат и привкус, например, розы, розмарина или лаванды.
Молекулярные шеф-повара – это поистине ученые, которые творят на кухне изысканные чудеса: разделив исходные продукты на молекулы, они создают из них блюда с новыми, необычными свойствами.
IV Список источников информации и иллюстраций:
Литература:
1. Блюда на праздничном столе М: Эксмо, 2008г
2. Готовлю и пеку сама. Лучшая книга для девочек. М: Эксмо, 2008
3. Учебник Перышкин 7 класс. М: Дрофа, 2010
4. Учебник Перышкин 8 класс. М: Дрофа, 2010
5. 365 салатов на каждый день. М: Эксмо, 2006
Иллюстрации:
фотографии из личного архиваПриложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
