Исследовательская работа по физике "Все об овсянке (овсянка с физической, химической и биологической точки зрения)"

Введение.

Каждый нормальный человек стремится прожить свою жизнь долго и счастливо. Однако если проанализировать «каждый шаг» нашего типичного дня, то, скорее всего, окажется, что мы практически ничего не делаем для этого. Постоянные стрессы, нерегулярное питание, проблемы с экологией. Все это не способствует сохранению здоровья.

Надо отметить, что в последнее время стало «модно» заботится о своем здоровье. Самые успешные в мире люди стремятся вести здоровый образ жизни, всячески его пропагандируют.

Что же включает в себя понятие здоровый образ жизни? Здоровый образ жизни предполагает оптимальный режим труда и отдыха, правильное питание, достаточную двигательную активность, закаливание, искоренение вредных привычек, позитивное восприятие жизни.

В своей работе мы хотели бы подробнее остановиться на вопросах, связанных со здоровым питанием, основным элементом которого является овсянка.

Цель работы:

рассмотреть с физической точки зрения, в чем полезность киселя, приготовленного из овса и обычного крахмала, разобраться, как влияет рецептура приготовления ли на свойства киселя.

Задачи:

1. Изучить различные источники информации по данной теме (дополнительную литературу, Интернет-ресурсы);

2. В условиях школьной лаборатории на практике изучить свойства киселя, приготовленного из овса и крахмала;

3. Обобщив результаты экспериментальных и теоретических исследований сделать выводы.

1. История.

Родина овса — Монголия и северо-восточные провинции Китая. Его начали обрабатывать позднее, чем пшеницу и ячмень — во втором тысячелетии до нашей эры. Он засорял посевы полбы, однако земледельцы не пытались с ним бороться, поскольку уже тогда были известны его замечательные кормовые свойства. При продвижении посевов на север овёс вытеснил более теплолюбивую полбу. Автор этой гипотезы о происхождении овса — Николай Иванович Вавилов.

В 1916 году во время путешествия по Ирану он заметил поля полбы близ Хамадана. Эти посевы оказались засоренными обычным овсом. Поскольку его вообще не выращивают ни в Иране, ни в соседних странах, найти его можно только среди полбы. В Европе первые следы овса найдены в поселениях бронзового века на территории современных Швейцарии, Франции и Дании.

Письменные упоминания об этой культуре встречаются в записях греческого врача Диейхса, который жил в IV веке до нашей эры. Плиний Старший писал, что древние германцы выращивали овёс и варили из него кашу. По этому поводу римляне и греки насмехались над ними, потому что воспринимали данную культуру как пригодную только для животных. По данным Галена, сеяли овёс и в Индии.

Существует документальное подтверждение, что в 779 году овёс широко выращивался в англосаксонской Англии. На протяжении веков лепёшки, которые состояли из овсяной муки, воды и соли, были основной пищей для жителей Великобритании, особенно Шотландии.

Это единственная зерновая культура, которая даёт хороший урожай в холодном и влажном климате. Овсяные лепёшки были популярны также в Уэльсе и Ирландии. На Руси овёс был одной из важнейших зерновых культур. Блюда, приготовленные из овсяной муки (толокна), на протяжении столетий составляли обычную пищу населения Руси.

2. Полезные свойства овса и продуктов, из него изготовленных.

Слава овса как злака, дающего «силу Геркулеса», известна с незапамятных времен. И немудрено. Ведь овес – самое богатое жирами зерно (в нем содержится до 9% жира). В зернах овса также много белков, среди которых такие незаменимые для нашего здоровья аминокислоты, как триптофан и лизин. Богат овес макро- и микроэлементами, витаминами В1, В2, В6, К, Е. В нем больше, чем в других злаках, железа, много серы, кремния, фосфора, калия, содержатся магний, фосфор, хром, марганец, цинк, никель, фтор, йод.

Обладая оптимальным процентным соотношением углеводов, жиров, витаминов и крахмала, зерна овса обеспечивают организм так называемой «медленной» энергией, что позволяет избежать резкого повышения уровня сахара в крови и особенно полезно при диабете. Содержит овес и белок, необходимый организму для роста и восстановления тканей. А еще в состав овсяных зерен входит растворимая клетчатка, при регулярном употреблении которой снижается уровень холестерина в крови. Поэтому овсяные блюда и отвары полезно вводить в меню больным тромбофлебитами, ишемической болезнью сердца.

Впрочем, список недугов, при которых полезны овсяные зерна, на этом не исчерпывается. Овес улучшает работу печени и поджелудочной железы. Он исключительно полезен диабетикам, поскольку при его употреблении снижается уровень сахара в крови, а также выводится избыточная жидкость (уменьшаются отеки). Кроме того, при желудочно-кишечных заболеваниях (язвах и гастритах), после операций на ЖКТ, врачи прописывают больным специальную диету, основанную на овсяных кашах и киселях.

Почему применяют данные продукты? Чтоб ответить на поставленный вопрос, необходимо вспомнить физиологические особенности строения желудочно-кишечного тракта человека.

3. Немного физиологии и медицины.

Рассмотрим кратко строение желудочно-кишечного тракта человека (приложение №1).

Пищеварительный тракт взрослого человека составляет 7-10 м, начинаясь ото рта и заканчиваясь анусом (задним проходом).

Пищеварение начинается во рту, где пища расщепляется механически и подвергается первой химической обработке слюной и энзимами (пищеварительными ферментами). Далее пища попадает в пищевод, где с помощью волнообразных сокращений мышечных стенок, пища продвигается к желудку. При попадании пищи в желудок его емкость увеличивается.

Железы, находящиеся в слизистой оболочке желудка, выделяют желудочный сок, который содержит воду, соляную кислоту, пепсин и другие ферменты. Под действием желудочного сока пища в желудке становится кашицеобразной. Процесс переваривания пищи в желудке длится приблизительно 3-4 часа.

Внутреннее содержимое желудка равномерно перемешивается и поступает в кишечник. В тонкой кишке происходит большая часть процесса пищеварения. Благодаря кишечным ворсинкам, находящимся внутри тонкой кишки, происходит важный процесс всасывания аминокислот, углеводов, белков, солей и витаминов.

Весь материал - в документе.

Х Городская научно-практическая конференция школьников г. Искитима

Секция физики

Все об овсянке

(овсянка с физической, химической и биологической точки зрения)

Авторы: Гельгорн Полина, Евтушенко Женя

МБОУ СОШ №14, 8 а класс, г. Искитим

Научный руководитель: Сивурова Татьяна

Владимировна

учитель физики первой квалификационной

категории

Контактный телефон руководителя

89513849220

г. Искитим, 2015

Оглавление

Введение 3

1. История 4

2. Полезные свойства овса и продуктов, из него изготовленных. 5

3. Немного физиологии и медицины. 6

4. Поверхностное натяжение и вязкость жидкостей. 8

5. Проведение эксперимента и получение результатов исследования 9

6. Выводы 10

7.Приложение 1 11

8. Приложение 2 12

9.Приложение 3 13

10. приложение 4 14

11. Приложение 5 15

12. Список использованных источников 18

Введение

Каждый нормальный человек стремится прожить свою жизнь долго и счастливо. Однако если проанализировать «каждый шаг» нашего типичного дня, то, скорее всего, окажется, что мы практически ничего не делаем для этого. Постоянные стрессы, нерегулярное питание, проблемы с экологией. Все это не способствует сохранению здоровья.

Надо отметить, что в последнее время стало «модно» заботится о своем здоровье. Самые успешные в мире люди стремятся  вести здоровый образ  жизни, всячески его пропагандируют.

Что же включает в себя понятие здоровый образ жизни? Здоровый образ жизни предполагает оптимальный режим труда и отдыха, правильное питание, достаточную двигательную активность, закаливание, искоренение вредных привычек, позитивное восприятие жизни.

В своей работе мы хотели бы подробнее остановиться на вопросах, связанных со здоровым питанием, основным элементом которого является овсянка.

Цель работы: рассмотреть с физической точки зрения, в чем полезность киселя, приготовленного из овса и обычного крахмала, разобраться, как влияет рецептура приготовления ли на свойства киселя.

Задачи:

1. Изучить различные источники информации по данной теме (дополнительную литературу, Интернет-ресурсы);

2. В условиях школьной лаборатории на практике изучить свойства киселя, приготовленного из овса и крахмала;

3. Обобщив результаты экспериментальных и теоретических исследований сделать выводы.

1. История

Родина овса — Монголия и северо-восточные провинции Китая. Его начали обрабатывать позднее, чем пшеницу и ячмень — во втором тысячелетии до нашей эры. Он засорял посевы полбы, однако земледельцы не пытались с ним бороться, поскольку уже тогда были известны его замечательные кормовые свойства. При продвижении посевов на север овёс вытеснил более теплолюбивую полбу. Автор этой гипотезы о происхождении овса — Николай Иванович Вавилов. В 1916 году во время путешествия по Ирану он заметил поля полбы близ Хамадана. Эти посевы оказались засоренными обычным овсом. Поскольку его вообще не выращивают ни в Иране, ни в соседних странах, найти его можно только среди полбы. В Европе первые следы овса найдены в поселениях бронзового века на территории современных Швейцарии, Франции и Дании. Письменные упоминания об этой культуре встречаются в записях греческого врача Диейхса, который жил в IV веке до нашей эры. Плиний Старший писал, что древние германцы выращивали овёс и варили из него кашу. По этому поводу римляне и греки насмехались над ними, потому что воспринимали данную культуру как пригодную только для животных. По данным Галена, сеяли овёс и в Индии. Существует документальное подтверждение, что в 779 году овёс широко выращивался в англосаксонской Англии. На протяжении веков лепёшки, которые состояли из овсяной муки, воды и соли, были основной пищей для жителей Великобритании, особенно Шотландии. Это единственная зерновая культура, которая даёт хороший урожай в холодном и влажном климате. Овсяные лепёшки были популярны также в Уэльсе и Ирландии. На Руси овёс был одной из важнейших зерновых культур. Блюда, приготовленные из овсяной муки (толокна), на протяжении столетий составляли обычную пищу населения Руси. ¹

2. Полезные свойства овса и продуктов, из него изготовленных.

Слава овса как злака, дающего «силу Геркулеса», известна с незапамятных времен. И немудрено. Ведь овес – самое богатое жирами зерно (в нем содержится до 9% жира). В зернах овса также много белков, среди которых такие незаменимые для нашего здоровья аминокислоты, как триптофан и лизин. Богат овес макро- и микроэлементами, витаминами В1, В2, В6, К, Е. В нем больше, чем в других злаках, железа, много серы, кремния, фосфора, калия, содержатся магний, фосфор, хром, марганец, цинк, никель, фтор, йод. Обладая оптимальным процентным соотношением углеводов, жиров, витаминов и крахмала, зерна овса обеспечивают организм так называемой «медленной» энергией, что позволяет избежать резкого повышения уровня сахара в крови и особенно полезно при диабете. Содержит овес и белок, необходимый организму для роста и восстановления тканей. А еще в состав овсяных зерен входит растворимая клетчатка, при регулярном употреблении которой снижается уровень холестерина в крови. Поэтому овсяные блюда и отвары полезно вводить в меню больным тромбофлебитами, ишемической болезнью сердца. Впрочем, список недугов, при которых полезны овсяные зерна, на этом не исчерпывается. Овес улучшает работу печени и поджелудочной железы. Он исключительно полезен диабетикам, поскольку при его употреблении снижается уровень сахара в крови, а также выводится избыточная жидкость (уменьшаются отеки). Кроме того, при желудочно-кишечных заболеваниях (язвах и гастритах), после операций на ЖКТ, врачи прописывают больным специальную диету, основанную на овсяных кашах и киселях. Почему применяют данные продукты? Чтоб ответить на поставленный вопрос, необходимо вспомнить физиологические особенности строения желудочно-кишечного тракта человека.²

1. Немного физиологии и медицины

Рассмотрим кратко строение желудочно-кишечного тракта человека (приложение №1).

Пищеварительный тракт взрослого человека составляет 7-10 м, начинаясь ото рта и заканчиваясь анусом (задним проходом).
Пищеварение начинается во рту, где пища расщепляется механически и подвергается первой химической обработке слюной и энзимами (пищеварительными ферментами). Далее пища попадает в пищевод, где с помощью волнообразных сокращений мышечных стенок, пища продвигается к желудку. При попадании пищи в желудок его емкость увеличивается.
Железы, находящиеся в слизистой оболочке желудка, выделяют желудочный сок, который содержит воду, соляную кислоту, пепсин и другие ферменты. Под действием желудочного сока пища в желудке становится кашицеобразной. Процесс переваривания пищи в желудке длится приблизительно 3-4 часа. Внутреннее содержимое желудка равномерно перемешивается и поступает в кишечник. В тонкой кишке происходит большая часть процесса пищеварения. Благодаря кишечным ворсинкам, находящимся внутри тонкой кишки, происходит важный процесс всасывания аминокислот, углеводов, белков, солей и витаминов.³

Последние медицинские исследования показали, что возникновение таких болезней как хронический гастрит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, связаны с деятельностью бактерии Helicobacter pylori.

Под воздействием H.pylori, попавшей в желудок, в слизистой оболочке развиваются процессы дистрофии и атрофии. Это уменьшает выработку желудочной слизи, которая предохраняет эпителий от действия агрессивных факторов желудочного сока и механических повреждений, и в дальнейшем приводит к развитию гастрита и язвенной болезни.

Несмотря на широко утвердившееся сегодня мнение об излечении язвы на протяжении 2-3 недель за счет уничтожения Helicobacter pylory , удаление возбудителя не обозначает столь же быстрого восстановления функции желудочно-кишечного тракта.

Так как основным повреждающим фактором в желудке и двенадцатиперстной кишке служит соляная кислота, то врачи рекомендуют исключить или резко ограничить больным употребление продуктов возбуждающих секрецию желудочного сока. Из рациона исключают продукты, механически раздражающие слизистую оболочку. Фактически лечебное питание построено с использованием продуктов слабо возбуждающих секрецию, быстро покидающих желудок и мало раздражающих его слизистую оболочку, имеющих вязкую консистенцию. Такое питание, в комплексе с другими лечебными мероприятиями, приводит к быстрому улучшению состояния больного. Перечисленным выше условиям и соответствуют различные кисели и каши.⁴

1. Поверхностное натяжение и вязкость жидкостей.

В своей работе мы будем исследовать такие свойства киселей, как поверхностное натяжение и вязкость, т.к. вязкость характеризует трение между слоями жидкости, которая попала в желудок, а поверхностное натяжение - способность жидкости проникать в мелкие капилляры и растекаться по поверхности.

Рассмотрим поверхность жидкости. Молекулы ее поверхностного слоя притягиваются только молекулами внутренних слоев. Молекулы, находящиеся на поверхности, под действием результирующей силы притяжения втягиваются внутрь жидкости. На поверхности остается такое число молекул, при котором площадь поверхности жидкости оказывается минимальной при данном ее объеме. Молекулы поверхностного слоя оказывают молекулярное давление на жидкость, стягивая ее поверхность к минимуму. Этот эффект называют поверхностным натяжением. Чем меньше поверхностное натяжение жидкости, тем легче жидкость проникает в ткани, тем быстрее и выше поднимается в капиллярах. Поверхностное натяжение характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения, который обозначается имеющим размерность [σ] = Дж/м² (или Н/м).⁵

Поверхностное натяжение будем измерять методом отрыва капель.⁶

В реальных жидкостях почти никогда нельзя пренебречь и внутренним трением, вязкостью; большинство интересных вещей в поведении жидкости так или иначе связано с этим свойством. Вязкой называют жидкость, в которой между отдельными частицами существуют такие силы притяжения, которые при перемещении одной части жидкости относительно другой сдерживают движение слоев. Вязкость жидкости характеризуется коэффициентом вязкости, имеющим размерность [] = кг/мс. Измерять вязкость жидкости будем методом Стокса.⁷

5. Проведение эксперимента и получение результатов исследования

Описание эксперимента:

Мы приготовили 3 различных образца киселя (приложение 2):

1. из обычного картофельного крахмала;

2. из размельченных овсяных хлопьев «Геркулес», прошедших предварительную промышленную обработку, приготовленный способом № 1;

3. из размельченных овсяных хлопьев «Геркулес», прошедших предварительную промышленную обработку, приготовленный способом №2⁸

Для приготовления киселей брали одинаковое количество воды и одинаковую массу исходного сырья. Все образцы подвергались тепловой обработке в течение одинакового количества времени.

Сначала проводили измерение коэффициента поверхностного натяжения киселей методом отрыва капель (приложение 3), а затем измерение коэффициента вязкости методом Стокса (приложение 4). Полученные результаты измерений и расчетов приведены в таблицах 1,2,3,4(приложение 5).

Выводы.

1. Проанализировав результаты опыта, можно сделать вывод, что наименьшим поверхностным натяжением, а, следовательно, и большей проникающей способностью в различные мелкие отверстия и сосуды обладает кисель, приготовленный способом брожения№2. На втором месте по величине коэффициента поверхностного натяжения находится кисель, изготовленный из картофельного крахмала. А вот кисель, приготовленный способом №1, занимает последнее место в нашем рейтинге.

2. Наименьший коэффициент вязкости при комнатной температуре оказался у киселя, сваренного из картофельного крахмала. Следовательно, трение между слоями данного киселя наименьшее.

Обобщив результаты исследований можно отметить, что наиболее полезен для организма овсяный кисель, приготовленный способом брожения. Он не только содержит большое количество клетчатки, необходимой для правильного пищеварения, но обладает малым поверхностным натяжением. Вероятно, благодаря перечисленной совокупности свойств овсянка и продукты из нее нашли широкое применение в медицине (лечебное питание).

Приложение 1

Приложение 2

Рецепты приготовления киселей из крупы «Геркулес»

Рецепт №1

Смолоть хлопья до муки налить немного прохладной воды, перемешать, долить кипятка, прогреть до загустения.

Рецепт №2

Для приготовления киселя из геркулеса понадобится крупа, вода и немного черного хлеба. Один стакан овсяной крупы хорошо промыть и высыпать в подходящую емкость; залить водой так, чтоб ее уровень был выше крупы на 3 см. Добавить корочку черного хлеба. Закрыть посуду крышкой и оставить в теплом месте на два дня. Для усиления эффекта брожения можно добавить несколько столовых ложек простокваши или кефира. Через два дня измельчите массу до однородной консистенции, используя блендер или мясорубку. Оставьте на несколько часов в прохладном месте. Как только произойдет расслоение закваски, требуется осторожно слить прозрачную жидкость и оставить загустевшие измельченные хлопья. Далее, нужно нагреть до кипения стакан воды и добавить необходимое количество закваски. При желании можно сварить как густой, так и жидкий кисель, - проварите несколько минут, не забывая помешивать.

Приложение 3

Исследование поверхностного натяжения

Оборудование: весы с разновесами, штангенциркуль, стакан химический тонкостенный или другая глубокая емкость, капельница.

Порядок проведения эксперимента

1. С помощью штангенциркуля измеряем внутренний диаметр наконечника капельницы d.

2. С помощью весов определяем массу пустого стакана (М₁).

3. Капаем в стакан 40 капель жидкости и определяем массу стакана с жидкостью (М₂).

4. Вычисляем массу одной капли жидкости: m=M/N, где M=M₂-M₁, а N-число капель

5. Вычисляем коэффициент поверхностного натяжения жидкости по

формуле: σ=mg/(πd)

6. Результаты измерений и вычислений занесли в таблицу 1.

Приложение 4

Для измерения коэффициента внутреннего трения жидкости взяли

стеклянный цилиндрический сосуд (рис.4), в который налита исследуемая вязкая жидкость.

На цилиндр нанесли две отметки А и В, расстояние между которыми равно l. Верхняя отметка нанесена с таким расчетом, чтобы шарик, проходя мимо нее, имел уже установившуюся скорость.

В качестве падающего тела используем пластмассовые шарики (дробинки от игрушечного пистолета).

Измерения и обработка результатов

1. Экспериментально определили плотность материала шарика ρ

и исследуемой жидкости ρ₀.

2. На цилиндре отметили в 4 см ниже уровня жидкости точку А

начала отсчета времени равномерного падения шарика. Отсчитали вниз по движению шарика расстояние l, отметили точку В, в которой будет заканчиваться измерение времени движения шарика.

3. Измерили диаметр шарика d штангенциркулем.

4. Опустили шарик в сосуд с жидкостью и измерили секундомером время его движения t с установившейся скоростью на расстоянии l между метками А и В.

5. Повторили несколько раз опыт, описанный в 4 пункте.

6. Рассчитали значение вязкости жидкости по формуле: η = 2R²t(ρ-ρ₀)g/9l

Приложение 5

Таблица №1

Изучение вязкости образцов.

Рассчитаем плотность вещества шарика. Для этого в мензурку с водой поместим 24 шарика, из объема жидкости вместе с шариками вычтем первоначальный объем жидкости в мензурке и полученную величину разделим на число шариков. Получим объем одного шарика. Этот объем разделим на массу одного шарика. Массу одного шарика получим, разделив массу 24 шариков, измеренную на весах, на число шариков.

V (24 шариков) = 3 см³

M (24 шариков) = 3, 85 г

m (1шт) = 0,16 г

V (1шт) = 50 см³

ρ = m/ V = 1,28 г/см³=1280 кг/ м³

Проведем измерение вязкости жидкости при комнатной температуре (24ºС).

1.Сначала определим плотность киселя, изготовленного из картофельного крахмала.

V= 25 см³

m= 31, 1 г

p=m/V= 1,244 г/см³= 1244 кг/м³

Результаты измерений и расчетов представлены в таблицах 2,3,4

Таблица 2

Кисель, изготовленный из картофельного крахмала.

Среднее значение вязкости: η= 1,01кг/мс

Определим плотность киселя, изготовленного из овсяных хлопьев «Геркулес» приготовленный способом №1

V= 25 см³–объем киселя

m= 25, 75 г

p=m/V = 1, 03 г/см³= 1030кг/м³

Таблица 3

Кисель, изготовленный из овсяных хлопьев «Геркулес» №1

Среднее значение вязкости: η = 1,45 кг/мс

Определим плотность киселя, изготовленного из овсяных хлопьев «Геркулес» приготовленный способом №2

V= 25 см³–объем киселя

m=27, 26 г

p=m/V= 1, 09 г/см³= 1090 кг/м³

Таблица 4

Кисель, изготовленный из овсяных хлопьев «Геркулес» №2

Среднее значение вязкости: η = 2,27 кг/мс

12. Список использованных источников

1. http://ru.wikipedia

2. rasteniya-lecarstvennie.ru

3. ru.wikipedia.org/wiki/

4. helicobacter.ru

5. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений.-М.: Дрофа, 2002

6. physics-lab.ucoz.ru

7. phys-bsu.narod.ru/lib

8. krasoved.ru

1^ http://ru.wikipedia

2^ rasteniya-lecarstvennie.ru

3^ru.wikipedia.org/wiki/

4^ helicobacter.ru

5^ Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебн. Для общеобразоват. Учеб. Заведений.-М.: Дрофа, 2002

6^ physics-lab.ucoz.ru

7^ phys-bsu.narod.ru/lib

8^ krasoved.ru