Mali robot Profesor Einstein odgovara na sva pitanja učenika i učenica, a uparen sa aplikacijom Stein-O-Matic za iPad ili Android i povezan sa Wi-Fi mrežom omogućuje djeci interakciju s pravim malim Einsteinom – otkriva tajne svemira, igra matematičke igre, priča viceve, čak odgovara na pitanja povlačenjem podataka iz baze. Ovaj robot naslijedio je svu inteligenciju Alberta Einsteina, tako da omogućava da se svijet istražuje njegovim očima, a prepoznaje glas i voli brbljati o teorijskoj fizici, vremenu i bilo čemu drugom. Ima više od 50 realističnih izraza lica i gesti... Razmišljam kako bi izgledao sat fizike kada bih, kao iznenađenje, djeci donijela tog robota!
Dok ne nađem način da to uradim, pokrećem radionicu Einstein u mojoj kuhinji, u kojoj ću svoje đake zabaviti tako što ćemo tražiti odgovore na nemoguća pitanja iz fizike vezana za kuhinju: učenici i učenice postavit će pitanje iz prave kuhinje, a dobit će naučne ili Einsteinove odgovore. Želim ih naučiti da misle na kreativan način i da nema pitanja na koje fizika ne nudi odgovor.
Za početak sam od njih tražila da donesu pitanja, i evo nekih:
- Kad skuham čaj, on ima lijepu boju dok je svježe napravljen, ali kad se ohladi i stoji neko vrijeme pretvori se u tamnu tečnost. Šta uzrokuje tu pojavu, mogu li to spriječiti? Zašto se vrećica čaja napuše kad je stavim u vruću vodu?
- Da li postoji najbolji način da se skuha jaje?
- Kad pravim kolač, u receptu piše: šoljica ulja ili mlijeka ili vode, brašna, šećera... Kako znam koliko je to mililitara ili miligrama?
- Zašto plačemo kad režemo luk?
- Možda nema veze s fizikom, ali zašto u grah prije kuhanja stavimo malo sode bikarbone?
Evo i odgovora!
Čaj
Iza odgovora na pitanja o čaju kriju se difuzija i osmoza!
Koncept difuzije pomoći će nam da odgovorimo na pitanje zbog čega čaj ima određenu boju ili zašto ugodno mirišemo, ali i kako dolazi do zagađenja zraka i atmosfere.
U difuziji se materija raspršuje na način koji omogućava postizanje jednake koncentracije u cijeloj sredini, prilikom čega čestice prelaze iz područja više u područje niže koncentracije. Kada stavimo vrećicu čaja u vrelu vodu, voda ulazi kroz vrećicu kao kroz polupropusnu membranu – taj proces zove se osmoza. Listovi čaja se otapaju u vodi bojeći je (crvena ako je brusnica ili šipak, zelena ako je menta), a boja se širi iz kesice težeći jednakoj koncentraciji, i to je difuzija. Ovaj odgovor sam za svoje đake pretvorila u QR kod koji će pomoću svojih pametnih telefona i dekodirati.
Kad je riječ o napuhivanju vrećice – kada vrećicu potopimo u vodu ili je zalijemo vodom unutar nje dolazi do širenja zraka jer se on zagrijava od sobne temperature (oko 298 K) do vrelišta vode (373 K). Budući da je zapremina gasa proporcionalna njegovoj apsolutnoj temperaturi, zapremina zraka u vrećici čaja veća je 1,25 puta. Ovo je zgodan zadatak za vježbu gasnih zakona, a zanimljivost o rooibos čaju možete pročitati svojim QR dekoderom.
Kuhanje jaja
O kuhanju jaja uglavnom govore kuhari, otkrivajući trikove poput dodavanja soli ili sirćeta u vodu kako bismo ih lakše gulili i držanja u kipućoj ili hladnoj vodi ili bušenja ljuske iglicom...
Ali, malo ko zna da je kuhanje jaja pitanje – kvantne i matematičke fizike!
Miłosz Panfil, fizičar sa Univerziteta u Varšavi i ekspert iz područja kvantne i matematičke fizike, dizajnirao je kalkulator koji pokriva sve varijable, od veličine preko temperature jajeta do nadmorske visine na kojoj se nalazi šporet na kom se kuha jaje. Nadmorska visina je ono o čemu većina ljudi nikad ne bi razmišljala u kontekstu kuhanih jaja, ali to je jako važno jer na većoj visini pritisak pada (pritišće nas manje zraka) i voda brže provri. Tako naprimjer na vrhu Himalaja voda provri na oko 80°C, ali pošto se ne može postići viša temperatura od te (jer voda ispari), javlja se problem kako i šta skuhati na toj temperaturi. Kad su Englezi kolonizirali visoka područja, njihovi kuhari imali su tablice pomoću kojih bi znali koliko se dugo na kojoj nadmorskoj visini nešto mora kuhati. Prema Panfilovom kalkulatoru, jaje veličine EUM i temperature 4°C u Bosanskoj Krupi treba kuhati 7 minuta da bi bilo meko kuhano i 10 minuta za tvrdo kuhano!
Evo i dodatka kako izbjeći zelenu boju koja se nekada pojavi unutar kuhanog jajeta –isključite toplotu prije kraja kuhanja i usporite kuhanje, oslonite se na zaostalu toplinu u poklopljenom loncu.
Zeleni prsten nastaje zbog prekomjerne ili dugotrajne topline, pa željezo u žumanjku reaguje sa sumpornim spojevima u bjelanjku. Smanjivanje temperature će unutar jajeta spriječiti miris sumpora i ovaj prsten. Jaje koje je savršeno kuhano nakon 10 minuta, barem u Bosanskoj Krupi, moglo bi se prekuhati nakon 11 ili 12 minuta. Da bismo izbjegli ovaj problem, kuhanje počinjemo u hladnoj vodi i držimo na izvoru toplote dok voda ne zakipi. Potom sklonimo lonac s izvora toplote i ostavimo jaje da se kuha u vodi dok se ona hladi. Ova priča izvrsna je za prvi i drugi razred gimnazije i lekcije o atmosferskom pritisku, temperaturi, ključanju, isparavanju, agregatnim stanjima, nadmorskoj visini...
A evo još jednog dodatka inspirisanog izrekom: Svako jutro jedno jaje organizmu snagu daje.
Evo i zadaće: provjeriti kalkulator kuhanja jaja – unijeti sve varijable, od mase jajeta do nadmorske visine, uslikati skuhano jaje prerezano na pola i pojesti! Napraviti svoj QR kod slike.
Šoljice, zapremine i mase
Svaka šoljica, kašika ili bilo koja zdjela sadrži određenu količinu mililitara ili miligrama, no koliko je to čega zavisi koga pitamo: stare Rimljane, Britanca, Amerikanca, Azijca...
Standardna američka šoljica, koja se koristi na etiketama za prehranu (240 ml), ima zapreminu od 237 ml. Ali, u Kanadi je to 250, a u Britaniji 284 mililitra. Za suhe namirnice odnos je nešto drugačiji: Sjedinjene Američke Države su za jednu šoljicu brašna uzele 125 grama, dok drugi izvori koriste 137 grama. Neki pekari definišu je kao 140 grama, što je najbliže prosječnoj masi koju uzmemo prilikom hvatanja brašna šoljicom na bazi 237 mililitara.
Razlike u ovakvim mjerenjima samo su jedan od razloga zašto slijepo slijediti recept nije dobar način kuhanja.
Moja ideja je da na čas svi donesu neki recept i da provjerimo mjerne jedinice, a da za provjeru koristimo online konvertor. Ovo je dobra prateća aktivnost za lekciju o mjerenju i greškama mjerenja, koju valja iskoristiti i u svesku zapisati informacije što nadilaze udžbenik.
Evo i primjer zanimljivih mjera.
Brada-sekunda definiše se kao dužina koja prosječnoj bradi fizičara naraste u sekundi – oko 5 nanometara.
Shake je neformalna metrička jedinica vremena jednaka 10 nanosekundi ili 0,00000001 sekundi i ima primjenu u nuklearnoj fizici jer pomaže prikladno izraziti vrijeme različitih događaja u nuklearnoj reakciji.
Šolja vrućeg čaja je mjera koju su stari narodi koristili da predstave udaljenost koju neko pređe dok se čaj ohladi, odnosno vrijeme koje je potrebno da se čaj ohladi.
Scruple, ili u prijevodu s latinskog mali oštri kamen (1.296 grama), i skrupula, ili etičko razmatranje, imaju isti korijen, a veza između ove dvije riječi je metafora koja znači izvor tjeskobe ili nelagode, nastala iz ideje da oštar kamen uzrokuje nelagodu, naprimjer u cipeli, dok bi skrupulozan značilo pažljiv.
Luk i suze
Luk, dok ga režemo, otpušta plin syn-Propanethial-S-oxide. Propanethial-S-oxide, kada se pomiješa sa određenim enzimima u luku, stvara sumporni plin, iritira oči i izaziva suze. Obično tijelo signalizira da zatvorimo oči, što nije dobra ideja ako režemo luk nožem. I trljanje očiju je također loša ideja, jer su ruke vjerovatno pune soka luka.
No, postoji rješenje: zapalite svijeću u blizini mjesta za sjeckanje, nosite zaštitne naočale ili kontaktna sočiva!
I da – luk narezan uspravno ima manje oštar okus i miris od izrezanog duž ekvatora jer je površina manja! Naime, intenzivan okus i jedak miris luka uzrokuju tvari koje se zovu thiosulfinati. Oni se stvaraju kada enzimi poznati kao alliinase, koji se nalaze u ćelijama luka, djeluju sa aminokiselinama zvanim isoalliin. Te reakcije dešavaju se samo kada ćelije luka pucaju i oslobađaju jedinjenja snažnog mirisa.
Soda bikarbona u grahu
Gastrofizika je nauka o kuhinji, a soda bikarbona u loncu s grahom može učiniti čuda! Prije svega, dobit ćete kuhani grah mnogo brže.
Kako? Soda bikarbona, dodata u lonac kipuće vode, i grah stvaraju okruženje koje izaziva hemijsku reakciju razgradnje pektina, što uzrokuje da ćelijski zidovi graha oslabe i brže apsorbuju vodu, odnosno da se grah brže skuha. No, previše sode bikarbone može stvoriti gorak okus graha.
Ako soda bikarbona ne ubrza kuhanje – kriva je voda!
Naime, tvrda voda ili voda bogata kalcijumom i magnezijumom može spriječiti da grah omekša.
Učenicima i učenicama možemo uvjerljivim primjerima pokazati da je fizika svuda oko njih, da se nalazi na svakom koraku: u šolji čaja, na vrhu planine, u kuhinji, na stadionu, u teretani, na rijeci, na željezničkoj pruzi. Trebale bismo ih naučiti da da je to velika nauka, a treba im usaditi i ljubav prema kreativnom radu i traganju za novim rješenjima. Tako će elementi kreativnosti na časovima fizike pomoći školarcima da bolje savladaju programsko gradivo i povećaju svoju kognitivnu aktivnost.
Bez obzira na postojeće udžbenike fizike, svaki nastavnik ima svoj stil, svoj pedagoški rukopis, svoju partituru za lekciju. Uspješan cilj lekcije prvenstveno ovisi o nastavniku, o njegovom kreativnom traganju, visokoj metodološkoj kulturi, ali i o ljubavi prema njegovom poslu i želji da lekciju učini zanimljivom. Lav Nikolajević Tolstoj je napisao: Ako učitelj kombinira ljubav prema poslu i učenicima, on je savršen učitelj.
