JUFOTech. wko.at/tirol/jufotech DATENBLATT. Jugend forscht in der Technik. Titel der Projektarbeit: Fachgebiet:

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1 Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit) Seite 1/2 JUFOTech Jugend forscht in der Technik wko.at/tirol/jufotech DATENBLATT Wir nehmen am Wettbewerb Jugend forscht in der Technik Auf den Spuren des kleinen Albert teil! Titel der Projektarbeit: Fachgebiet: Projektbetreuer: Schulklasse: Name: Schule: Straße: PLZ/Ort: Schulstufe: PLZ/Ort: Telefon: Kleingruppe: Weitere Gruppenmitglieder: Projektleiter (Vor-/Nachname) (Vor-/Nachname) Straße (Vor-/Nachname) PLZ/Ort (Vor-/Nachname) (Vor-/Nachname) Telefon (Vor-/Nachname) Schule, Schulstufe (Vor-/Nachname) Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner T DW 1231 und DW 1264 M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

2 Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit) Seite 2/2 wko.at/tirol/jufotech Kurzfassung unserer Arbeit: Eine Aktion der Kooperationspartner: Wirtschaftskammer Tirol, Förderverein Technik Tirol Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner T DW 1231 und DW 1264 M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

3 Der kleine Albert - Jugend forscht in der Technik Mathematik Theresa Kleinheinz, Viktoria Schöpf, Nathan Muigg-Spörr, Luca Wieser März 2015

4 INHALTSVERZEICHNIS 1) Warum Rund um die Pizza? ) Was erforschten wir? ) Die Untersuchungen a) Der Größenvergleich... 5 b) Wie viel Salami und Käse?... 6 c) Wie viel Pizza gibt s für gleich viel Geld?... 6 d) Vergleich von klein auf groß ) Pizza und Energie ) Chemie immer und überall? ) Zusammenfassung

5 1) Warum RUND UM DIE PIZZA? Wie kommt man auf das Thema Pizza? Ganz einfach! Die Idee selbst begann im Mathematikunterricht im Herbst heranzuwachsen.wir beschäftigten uns damals mit der Kreisberechnung, wo viele Beispiele mit Torten oder Pizzen verwendet wurden. Das Thema war zu Ende und viele dachten sich das wär`s mit der Pizza gewesen aber diese haben sich geirrt! Nur wenig später befanden wir uns mit einer Exkursions-Gruppe bei der Jungen Uni in Innsbruck, um in einer Pizzeria eine Mittagspause einzulegen. Als wir das Thema wieder aufgriffen, dachten wir uns, wir könnten doch mal eine Pizza mit einem bestimmten Radius bestellen Das Resultat war Gelächter! Doch dieser Moment war nicht nur lustig, sondern er war auch wichtig, da er uns auf eine Idee brachte! Denn der Herr Lehrer Föger hatte uns schon vorher im Fach Naturwissenschaften den Wettbewerb Der kleine Albert vorgestellt und uns eingeladen, selbst Vorschläge zu machen. Manche von uns suchten Themen, die sie als Projekt vorschlagen könnten und als die Idee mit der Pizza jemandem kam, freuten wir uns alle schon riesig auf das Projekt! Fast jeder der Nawi-Gruppe wollte mitarbeiten, sodass unser Lehrer schließlich sogar eine Auslosung veranstalteten musste. So bilden wir Viktoria, Theresa, Luca und ich, Nathan, das Team. Das erste, was wir vier Gelosten machten, war eine Umfrage über die Lieblingspizza aller Schüler von der NMS Haiming. Wir mussten uns jedoch auf sieben verschiedene Pizzen reduzieren. Mit einem eindeutigen Vorsprung gewann die Kebab-Pizza die Umfrage! Wir machten uns nun Gedanken darüber, wie wir handeln sollten, da nicht alle Pizzerien in unserer Gemeinde diese Pizza verkaufen. Am Ende kamen wir zum Entschluss die Pizza Salami (2. Platz) für unsere Experimente zu benutzen, denn diese gibt es überall. 3

6 2) Was erforschten wir? In der Gemeinde Haiming gibt es vier Pizzerien, die wir vergleichen wollten: Wir nennen sie A, AH, C und M. Auf allen Speisekarten findet sich eine Pizza Salami als große und kleine Ausgabe. Wir wollten wissen: Ist das Preis-Leistungsverhältnis überall gleich groß? Wer hat die günstigste Pizza? (Mathematik) Ist der Preissprung von der kleinen zur großen Pizza überall prozentuell gleich groß? Bekommt man dafür auch entsprechend mehr an Pizza (Mathematik) Ist überall gleich viel Teig/Käse/Salami in der Pizza? (Physik) Wie bestimmt man die Fläche einer unregelmäßigen Pizza? (Mathematik) Wie findet man den Schwerpunkt/Mittelpunkt einer unregelmäßigen Pizza? (Physik) Welche Energiemenge (kj) steckt in den verschiedenen Pizzen? Dazu ein Vergleich mit einer Tiefkühlpizza! (Chemie, Physik) Was kann man mit der aufgenommenen Energie machen? (Ernährungslehre, Physik, Mathematik) Inhaltsstoffe und Vorgänge beim Backen Nachweis von CO2 im Teig (Chemie) An den verschiedenen Forschungsnachmittagen brachte uns der Herr Lehrer je eine große und eine kleine Pizza von einer der Pizzerien. Dann begannen die Untersuchungen: Größenbestimmung, Massebestimmung, Zerlegen der Pizzen mit Pinzette in ihre Bestandteile, Wiegen, Protokoll schreiben. Die Pizzen wurden dann wieder zusammengebaut und eine/r von uns konnte sie mit nach Hause nehmen zum Essen. Die Eltern haben die Pizzen dann dem Lehrer bezahlt. Die Untersuchungen dauerten immer ungefähr eine Stunde mit Reinigen der Geräte. 4

7 3) Die Untersuchungen Hier die Pizzen unmittelbar nach der Lieferung: Pizzeria A Pizzeria AH Pizzeria C Pizzeria M Klein: 6,70 Klein: 8,50 Klein: 5,50 Klein: 6,90 Groß: 8,20 Groß: 9,50 Groß: 6,50 Groß: 8,20 a) Der Größenvergleich: Zuerst bestimmten Viktoria und Theresa den Durchmesser. Dazu hatten wir bereits einige Wochen früher die erste Pizzaschublehre der Welt gebaut. Nun galt es aber, den Durchmesser genau durch den Mittelpunkt der Pizza zu messen. Aber wo ist der bei unregelmäßigen Pizzen? In so einem Fall ist der Schwerpunkt eine geeignete Hilfe. Aber wie findet man den bei einer weichen Pizza? Die Lösung: Tiefkühlen! Weil fast alle Pizzen unregelmäßig waren, haben sie an zehn Stellen den Durchmesser gemessen und dann den Mittelwert genommen. Damit berechneten sie den Flächeninhalt. Viktoria und Theresa beim Messen des Durchmessers mit unserer selbstgebauten Pizzaschublehre 5

8 Die Berechnungen ergaben: Pizzeria A Pizzeria AH Pizzeria C Pizzeria M A kleine Pizza 765 cm cm cm cm 2 A große Pizza 1257 cm cm cm cm 2 Forschungsergebnis Nr. 1: Die größten Pizzen liefert Pizzeria M! b) Wie viel Salami und Käse? Für Pizzaliebhaber ist es natürlich interessant, zu wissen, wieviel man von welchen Zutaten geliefert bekommt. Teig, Salami und Pizzakäse machen den Hauptteil aus. Die Masse der Tomatensoße konnten wir bei einem Lieferanten mit 84 g bei der großen Pizza messen und halb so viel bei der kleinen. Die anderen verwendeten annähernd gleich viel. Pizzeria A Pizzeria AH Pizzeria C Pizzeria M Salami kleine Pizza 60 g 44 g 40 g 46 g Salami große Pizza 100 g 60 g 60 g 56 g Käse kleine Pizza 96 g 182 g 144 g 78 g Käse große Pizza 208 g 288 g 178 g 134 g Teig kleine Pizza 214 g 214 g 194 g 216 g Teig große Pizza 281 g 305 g 258 g 260 g Tomatensoße kleine P. 40 g 40 g 40 g 40 g Tomatensoße große P. 84 g 84 g 84 g 84 g Masse kleine Pizza 410 g 480 g 418 g 380 g Masse große Pizza 673 g 737 g 580 g 534 g Ergebnis Nr. 2 zeigt: Salamiliebhaber sollten bei Pizzeria A einkaufen, Käseliebhaber bei Pizzeria AH. Am meisten (Gesamtmasse) bekommt man ebenfalls in der Pizzeria AH. c) Wie viel Pizza gibt s für gleich viel Geld? Als nächstes verglichen wir das Preis-Leistungsverhältnis: Wie viele Gramm bekommt man für einen Euro? Pizzeria A Pizzeria AH Pizzeria C Pizzeria M Kleine Pizza (g/ ) 61,2 56,5 74,5 55,1 Große Pizza (g/ ) 82,1 77,6 89,2 65,1 Ergebnis 3: Pizzeria C bietet für den gleichen Preis am meisten. 6

9 d) Vergleich von klein auf groß: Das ist besonders interessant, weil wir hier untersuchen wollten, ob der Preissprung von der kleinen zur großen Pizza auch eine gleich große Massezunahme bringt. Die Ergebnisse überraschten!! Pizzeria A Preis 6, % 8,20 Masse 410 g +64 % 673 g Pizzeria AH Preis 8, % 9,50 Masse 480 g +53 % 737 g Pizzeria C Preis 5, % 6,50 Masse 418 g +39 % 580 g Pizzeria M Preis 6, % 8,20 Masse 380 g +41 % 534 g Ergebnis 4: Alle Pizzahersteller liefern für mehr Geld weitaus mehr Pizza als man rechnerisch erwarten kann! Das ist für uns Pizzatiger sehr erfreulich, es bedeutet, dass man mit einer großen Pizza bei allen weitaus besser abschneidet als mit einer kleinen! Super!! 7

10 4) Pizza und Energie: Lebensmittelbestandteile liefern unterschiedlich viel Energie, besonders viel aber liefert Fett. Somit sind die Salami und der Käse die eigentlichen Kalorienbomben auf jeder Pizza! Wir haben den Nährwert so berechnet: Salami: ca kj pro 100g je nach Hersteller ( oder ) Pizzakäse: ca kj pro 100g ( ) Tomatensoße (Pomito): ca. 84 kj pro 100g ( Pizzateig (Tante Fanny): 1022 kj pro 100g ( Eine kleine Pizza (Pizzeria M, weil diese am ehesten die Masse einer Tiefkühlpizza hat) hat dann diesen Energiegehalt: 46 g Salami 690 kj 78 g Käse 1076 kj 256 g Teig 2616 kj 40 g Soße 34 kj Insgesamt 4422 kj Zum Vergleich kauften wir eine Tiefkühlpizza von Oetker, diese hatte bei 330 g Masse eine Energie von 3652 kj! Rechnet man es hoch, so kommt man auf ähnliche Werte wie bei der kleinen Pizza der Pizzeria M. Was könnte man mit der aufgenommenen Energiemenge machen? Damit könnte Viktoria zum Beispiel ca. 1¾ Stunden Laufen (10,8 km/h) ca. 2 Stunden Schwimmen (zügig Brustschwimmen) fast 2 Stunden Fußballspielen (Wettkampf) fast 2 Stunden Rad fahren (zügig) ca. 2¾ Stunden Tennis spielen (Durchschnittswert) Ergebnis Nr. 5: Laut Deutsche Gesellschaft für Ernährung sollte die Energieaufnahme pro Tag für Viktoria etwa kj betragen; mit ein wenig mehr als zwei kleinen Pizzen wäre ihr Energiebedarf für einen Tag abgedeckt!! Quellen: ROESSE=157&G_GEWICHT=50&G_ART=Frau 8

11 Kann man mit einer Pizza eine Pizza holen? oder: Die Pizza im Tank! Wissenschaftlich klingt das so: Reicht der Energiegehalt einer kleinen Pizza-Salami, um ein Auto oder einen Menschen (Viktoria) anzutreiben, um diese Pizza aus der Pizzeria AH zu holen? Die Fakten: Entfernung Schule - Pizzeria AH 6,6 km, also insgesamt 13,2 km Auto: Mittelklasse-Pkw, verbraucht rund 6,5 l Diesel/100 km auf der Kurzstrecke. Energiegehalt (Heizwert) von Diesel: ca kj/kg, also ca kj/liter ( ) Viktoria: 14 Jahre, 50 kg, verbraucht rd. 700 kj/stunde bei 4,5 km/h ( Energieverbrauch auf dieser Strecke: Das Auto braucht für die 13,2 km ca. 0,86 l Treibstoff, das entspricht dann einem Energieverbrauch von ca kj. Ergebnis Nr. 6: Die kleine Pizza von AH liefert lt. Berechnung ca kj, also reicht die Energie keinesfalls, um mit einem Auto die Pizza zu holen! rd kj notwendig Und ein Mensch? Viktoria braucht für die Strecke bei 4,5 km/h rund 3 Stunden. Dann braucht sie beim Gehen mit dieser Geschwindigkeit ca kj. Ergebnis Nr. 7: Damit reicht eine kleine Pizza Salami leicht aus, um für einen Menschen die notwendige Energie bereitzustellen! nur rd kj notwendig! 9

12 5) Chemie immer und überall? Man könnte meinen, eine einfache Pizza enthält nicht viel Chemie. Das ist falsch. Natürlich sind alle Bestandteile auch chemische Stoffe und was viele Leute sagen, da ist fast keine Chemie drin ist natürlich Unsinn. Wir entdeckten: Salami: Schweinfleisch, Salz, Gewürze, Dextrose, Saccharose, Maltodextrin, Mononatriumglutamat, Würze, Ascorbinsäure, Natriumascorbat, Natriumnitrit, Kaliumnitrat Pizzakäse: Milch, Stärke, Salz, Lab, Farbstoffe Tomatensauce (Pomito): Tomaten, Zwiebeln, Olivenöl, Salz, Knoblauch, Zucker, Petersilie, Knoblaucharoma, Oregano, Chili Pizzateig (Tante Fanny): Wasser, Sonnenblumenöl, Ethylalkohol, Dinatriumdiphosphat, Natriumhydrogencarbonat, Stärke, Salz, Mono- und Diglyceride von Speisefettsäuren, Zitronensäure, Ascorbinsäure, Hefe Beim Backen einer Pizza geht der Teig auf. Das war lustig zu beobachten und interessierte uns besonders. Im Chemieunterricht hatten wir gehört und gesehen, dass das Backpulver bzw. die Hefe im Teig daran schuld sind, weil sie beim Erhitzen CO2 bilden. Dieses Gas bildet im Teig Bläschen, die den Teig auftreiben. Kann man CO2 im Teig nachweisen? Dazu zogen wir mit einer Spritze das entstehende Gas aus den Aufwölbungen und aus dem fertigen Teig: Probennahme von CO 2 aus dem Pizzateig leider ohne Ergebnis! CO2 lässt sich leicht mit Kalkwasser nachweisen, das sich weiß eintrübt, weil bei der Reaktion mit CO2 Calciumcarbonat ausfällt. Aber es funktionierte nicht, auch nicht nach mehrmaliger Wiederholung! Der Lehrer meinte, vielleicht ist der Nachweis zu ungenau und wir sollten statt Kalkwasser Barytwasser (= Bariumhydroxidlösung) nehmen. Das taten wir auch und siehe da es funktionierte immer noch nicht!! Wir wiederholten den Versuch viele Male (z.b. nach einer Backzeit von 5, 10, 15, 20 Minuten), zerbröselten den Pizzateig unter Luftabschluss, nahmen Proben an verschiedenen Stellen im Teig nie wurde das Vorhandensein von CO2 angezeigt. Nachschau im Internet ergab, dass der Versuch vollkommen unbekannt war anscheinend hat noch niemand im Teig während oder nach dem Backen das Gas nachgewiesen! Waren wir die ersten, die es versuchten, auch wenn es nicht gelang? Sieht ganz so aus! 6) Zusammenfassung: Wir waren erstaunt, was man Rund um die Pizza alles untersuchen kann und wie einfach manche Sachen sind. Es gäbe viel mehr immer wieder fielen uns Dinge ein, die noch zu machen wären (z.b. Verkostung und Vergleich). Besonders interessant war das genaue Arbeiten und das Berechnen der vielen Zusammenhänge jetzt wissen wir, welche Pizza am besten abschneidet, obwohl uns eine andere Pizza besser geschmeckt hat. Gerne haben wir die vielen Stunden an den Nachmittagen geopfert und so einen Einblick in die Forschung bekommen. Theresa Kleinheinz, Viktoria Schöpf, Nathan Muigg-Spörr, Luca Wieser Projektbetreuer Erwin Föger (alle NMS Haiming) 10