PUU- JA KÖÖGIVILJADE TIHEDUSE UURIMINE

PUU- JA KÖÖGIVILJADE TIHEDUSE UURIMINE Eksperimentaalse töö juhendi koostaja: Ülle Kikas Tartu Ülikool, Teaduskool PRAKTILINE TAUST Talunik Jüril on arenev tootmistalu, kus ta toodab ka puu- ja köögivilju. Kauplustesse müümiseks peavad saadused olema puhtad. Seepärast kavatseb Jüri osta seadmed puu- ja köögiviljade pesemiseks. Parasjagu on saadaval üsna odav pesemisseade. Suur anum täidetakse veega ning sinna kallatakse pesemist vajavad viljad. Harjadega segistid segavad õrnalt vees hulpivaid vilju, kuni muld ja mustus eralduvad ja põhja vajuvad. Pestud viljad tõstetakse restiga anumast välja. Jüri loodab, et saab sama seadmega pesta nii õunu, porgandeid kui kartuleid. Kindluse mõttes palub ta siiski poeg Martenill loodusõpetuse õpetajalt küsida, kas see lahendus töötaks. Õpetaja soovitab vastuse leidmiseks uurida õunte ja köögiviljade ujuvust ja tihedust. Sinu ülesandeks on uurida viljade tihedust ja ujuvust ning anda Jürile nõu pesemisseadme sobivuse kohta. TEADUSLIK SELGITUS Miks kehad vees ujuvad või upuvad? Millest ujuvus sõltub? Oluline seadus kehade ujumisest on Archimedese seadus. Vette pandud kehale hakkab vesi avaldama üleslõkkejõudu, mis mõjub raskusjõule vastassuunas ning surub keha veest välja. Keha ujub, kui üleslükkejõud on suurem kui keha kaal. Üleslõkkejõud aga sõltub sellest, kui suur kui on keha poolt väljasurutud vedeliku kaal. Kaal on kehale mõjuv raskusjõud F = m g keha mass sõltub tema ruumalast ja tihedusest: m = ρ V Asendades saame F = ρ V g Seega, nii üleslükkejõud kui ka raskusjõud sõltuvad tihedusest ja ruumalast. Kuna keha tõrjub välja iseenda ruumalaga võrdse ruumala vedelikku, siis sõltub vee poolt avaldatava üleslükkejõu ja keha kaalu (kehale mõjuva raskusjõu) vahekord sellest, milline on ujuva keha ja vedeliku tiheduste vahekord (lihtsustuseks kujutame, et keha on ujudes üleni vees). Suur, aga väikese tihedusega keha surub välja palju suurema veehulga kui sama massiga väiksem keha (mis on suurema tihedusega). Seetõttu mõjub väiksema tihedusega kehale suurem üleslükkejõud kui sama massiga tihedamale kehale. Õhuga täidetud allveelaev ujub, kuid laevakere vajub põhja, kui õhk välja lasta: õhku täis laeva keskmine tihedus on palju väiksem kui metallist laevakere oma. 1

TÖÖJUHEND Töö eesmärk: Selles töös tuleb uurida, millised puu- ja juurviljad vees ujuvad ja selgitada, kuidas ujumine on seotud viljade ehituse ja tihedusega. 1. PUU- JA KÖÖGIVILJADE UJUVUSE UURIMINE Vajalikud vahendid: VILJAD: toores kartul, õun, porgand ja sibul plastkarbis; 4 plasttopsi (300 ml) kraaniveega; plasttops 10%-lise keedusoola lahusega; plasttops 17%-lise keedusoola lahusega; 2 lehte millimeeterpaberit; väike nuga; papptaldrik; elektrooniline kaal; plastikalus kaalumiseks; tabel soolalahuste tiheduste ja kontsentratsioonidega (LISA 1); kontoritarbed: joonlaud, marker; arvuti, milles on andmete sisestamise fail; paberkäterätt. Tervete viljade ujuvuse uurimine Aseta veega täidetud topsidesse õun, sibul, kartul ning tükk (umbes kolmandik) porgandit. Jälgi, millised viljad vajuvad põhja ja millised jäävad ujuma. Milliste uuritud viljade tihedus on väiksem ja milliste oma suurem kui vee tihedus? Kirjuta järeldused protokolli! Juhis õpetajale: valmistage ette protokoll paberil või arvutis. Juhul kui mõõtmisandmeid sisestatakse arvutifaili, peaks ka järeldused sinna kirjutama. Viljade ehituse uurimine Puu- ja köögiviljade tihedus sõltub nii nende koostisest (milliseid molekule vili sisaldab) kui ka vilja ehitusest. Kui viljas on tühimikke, siis need muudavad terve vilja tiheduse väiksemaks, sest õhk on palju väiksema tihedusega kui viljade koostisained. Võta kõik viljad veest välja, aseta paberkäterätikule ja lõika keskelt pooleks. Uuri, millistes viljades leidub suuremaid õhuga täidetud alasid (võimalusel kasuta luupi!). Milliste tervete viljade ujuvus võiks olla parem kui nende viljaliha väiksemate (ilma tühemiketa) tükkide ujuvus? Miks? Kirjuta järeldused protokolli! 2

2. KARTULI- JA ÕUNATÜKKIDE TIHEDUSE MÄÄRAMINE Määra kartuli ja õuna viljaliha tihedused kaalumise ja ruumala mõõtmise abil. NB! KAALU KASUTAMISE JUHISED! Kaalu kasutamiseks lülita kaal ON/TARE nupust sisse, oota 0 g ilmumist ekraanile ja seejärel aseta kaalule tühi plastikalus ning vajuta uuesti TARE nuppu taara nullimiseks. Nüüd oled valmis toote kaalumiseks. Lõika poolikust kartulist välja kolm homogeenset (ilma tühemiketa) risttahukat. (Kasuta alusena millimeeterpaberilt et kõik tükid tuleksid võimalikult täisnurksete nurkadega risttahukad. Tükkide kõige suurem mõõt võiks jääda alla 3 ). Mõõda (joonlauaga või millimeeterpaberil) esimese ristahuka pikkus, laius ja kõrgus ning kirjuta tulemused arvuti tabelisse (Tabel 1). Juhis õpetajale: valmistage ette Exceli (vm tabelaarvutusprogrammi) arvutifail. Näidisena kasutage Tabelit 1. Kirjutage arvuti tabelisse sisse valemid ruumalade, keskmiste ja tiheduste arvutamiseks. Kui teil on heade IT-oskustega õpilased, siis võiksid nad teie juhendamisel ise arvutifaili koostada. Leia kaalumisega risstahuka mass ja kirjuta arvuti tabelisse (või paberprotokolli). Tabelis olevad valemid arvutavad Sulle automaatselt risttahuka ruumala ning tiheduse. Korda mõõtmisi ja kaalumisi veel kahe kartulitükiga ja sisesta tulemused arvutisse. Tabelis arvutatakse Sulle kolme kartulitüki keskmine tihedus. Tabel 1. Kartuli- ja õunatükkide tiheduse mõõtmise tulemused KARTUL Pikkus, Laius, Kõrgus, Ruumala V, 3 Mass m, g TIHEDUS m/v, g/ 3 KESKMINE TIHEDUS, g/ 3 TÜKK 1 TÜKK 2 TÜKK 3 ÕUN Pikkus, Laius, Kõrgus, Ruumala V, 3 Mass m, g TIHEDUS m/v, g/ 3 KESKMINE TIHEDUS, g/ 3 TÜKK 1 TÜKK 2 TÜKK 3 3

Lõika ka õunast välja kolm risttahukat, mõõda nende laius, pikkus ja kõrgus ning leia kaalumisega nende mass. Kirjuta tulemused arvuti tabelisse, kus Sulle arvutatakse õunatükkide tihedused ja keskmine tihedus. Kirjuta kartuli- ja õunatükkide keskmised tihedused protokolli! Kontrolli, kas kartuli ja õuna tihedused on kooskõlas järeldustega, mille tegid ujuvuse katsest (2.1.1)? TIHEDUSTE VÕRDLEMINE Leia soolalahuste tiheduste tabelist, kui suure kontsentratsiooniga peaks olema soolalahus, et uuritavad kartulitükid selles ujuksid? Kirjuta tulemus protokolli! Võrdle katsetades kartuli ja porgandi tihedusi: pane tükid esmalt 10%-lisse lahusesse ning jälgi nende ujuvust. Võta siis välja, kuivata ja pane 17%-lisse lahusesse. Kirjuta järeldus kartuli ja porganidi tiheduste võrdlusest protokolli. Järjesta viljad nende tiheduste järgi alates suuremast tihedusest! Kirjuta järjekord protokolli. SOOVITUS TALUNIKULE Milliseid vilju soovitad Jüril selle pesemisseadmega pesta ja milliseid mitte. Põhjenda oma soovitust! Kirjuta põhjendus protokolli! 4

Naatriumkloriidi lahuse tihedus sõltuvalt lahuse %-lisest kontsentratsioonist (temperatuuril 20 C) Massi % Tihedus [g/ 3 ] Massi % Tihedus [g/ 3 ] Massi % Tihedus [g/ 3 ] 0,10 0,9989 3,60 1,0239 9,20 1,0647 0,20 0,9997 3,70 1,0246 9,40 1,0662 0,30 1,0004 3,80 1,0254 9,60 1,0677 0,40 1,0011 3,90 1,0261 9,80 1,0692 0,50 1,0018 4,00 1,0268 10,00 1,0707 0,60 1,0025 4,10 1,0275 10,50 1,0744 0,70 1,0032 4,20 1,0282 11,00 1,0781 0,80 1,0039 4,30 1,0290 11,50 1,0819 0,90 1,0046 4,40 1,0297 12,00 1,0857 1,00 1,0053 4,50 1,0304 12,50 1,0894 1,10 1,0060 4,60 1,0311 13,00 1,0932 1,20 1,0068 4,70 1,0318 13,50 1,0970 1,30 1,0075 4,80 1,0326 14,00 1,1008 1,40 1,0082 4,90 1,0333 14,50 1,1047 1,50 1,0089 5,00 1,0340 15,00 1,1085 1,60 1,0096 5,20 1,0355 16,00 1,1162 1,70 1,0103 5,40 1,0369 17,00 1,1240 1,80 1,0110 5,60 1,0384 18,00 1,1319 1,90 1,0117 5,80 1,0398 19,00 1,1398 2,00 1,0125 6,00 1,0413 20,00 1,1478 2,10 1,0132 6,20 1,0427 21,00 1,1558 2,20 1,0139 6,40 1,0442 22,00 1,1640 2,30 1,0146 6,60 1,0456 23,00 1,1721 2,40 1,0153 6,80 1,0471 24,00 1,1804 2,50 1,0160 7,00 1,0486 25,00 1,1887 2,60 1,0168 7,20 1,0500 26,00 1,1972 2,70 1,0175 7,40 1,0515 2,80 1,0182 7,60 1,0530 2,90 1,0189 7,80 1,0544 3,00 1,0196 8,00 1,0559 3,10 1,0203 8,20 1,0574 3,20 1,0211 8,40 1,0588 3,30 1,0218 8,60 1,0603 3,40 1,0225 8,80 1,0618 3,50 1,0232 9,00 1,0633 LISA 1 5