Forsøk: Fuktighetsprosent, massetetthet og overflatebehandling
Til læreren: informasjon om forsøket
Forsøket er et tverrfaglig opplegg mellom matematikk og naturfag. Forsøket kan inngå som en del av naturfagforsøket "Overflatebehandling av tre".
Forsøket gjøres i to omganger. Først måles og veies materialene før de legges i vann. De ulike klossene bør ligge i vann i minst fire timer før de blir veid på nytt, men de kan godt ligge en dag eller tre.
Forslag til tidsbruk: 2 skoletimer på første delen og 1 skoletime på den andre. I tillegg kommer tid som brukes til å arbeide med teoristoffet.
Prøv med ulike trematerialer og/eller trematerialer med ulik overflatebehandling. For eksempel er det interessant å se på forskjellen på en trekloss som er malt på alle seks flater, og en trekloss som er malt på de 4 sideflatene, men ikke på de to endeflatene (flatene med endeved). Det anbefales å ta med en kloss av Cu-impregnert materiale i forsøket. Teglstein, lettbetong og betong kan også testes. Det går også an å gjøre forsøket med tekstiler, men da er det vanskelig å beregne massetetthet. Så trengs det én eller flere metallbiter der elevene kun skal regne ut tettheten og prøve å finne ut hvilket metall det er snakk om, ut ifra en tetthetstabell.
For å veie materialene er det fordel å ha ei vekt som går opp til cirka 5 kg dersom tyngre byggematerialer blir testet.
Elevene kan arbeide sammen to og to. Etter hvor mange vekter som er tilgjengelig, kan forsøket med fordel organiseres i flere arbeidsstasjoner med éi vekt per stasjon. Elevene kan levere rapport digitalt, eller de kan levere inn et utfylt arbeidsark, se filvedlegget nederst på siden. Filvedlegget er uansett greit å ha slik at elevene har noe å notere på under forsøket.
Dersom dere har tilgang på en fuktighetsmåler, kan elevene sammenlikne fuktighetsprosentene sine med den prosenten fuktighetsmåleren gir.
Alternativ framgangsmåte: Lærer har lagt noen av materialene i vann på forhånd slik at elevene kan måle både på materialer som har ligget i vann, og på materialer som ikke har ligget i vann, samtidig. Da må elevene sammenlikne massetetthetene til tørt og vått materiale, og/eller klossene av samme type må være like store.
Teori
Volumet av et rektangulært prisme
Et rektangulært prisme er det vi tenker på som en firkantet kloss der alle vinklene er 90°, slik som figuren viser. En formel for volumet V av et slikt prisme er
der l er lengden, b er bredden og h er høyden av prismet.
På figuren har vi at
Massetetthet
Vi regner ut massetettheten mt (egenvekta) til en kloss ved å dele massen m (vekta) på volumet V:
Dersom klossen på tegningen over veier 10 g, blir massetettheten
Legg merke til at måleenheten for massetetthet,
🤔 Tenk over: Hva blir måleenheten for massetettheten dersom massen måles i kg og volumet i L?
Forklaring
Måleenheten blir
Massetettheten til noen materialer
Materiale | Tetthet, |
---|---|
gull | 19,3 |
bly | 11,3 |
sølv | 10,5 |
kobber | 8,9 |
messing | 8,4–8,7 |
jern | 7,9 |
tinn | 7,3 |
sink | 7,1 |
titan | 4,5 |
aluminium | 2,7 |
magnesium | 1,7 |
vann | 1,0 |
trevirke av gran | 0,4 |
Kort om å finne prosenttallet
Eksempel
Et typisk spørsmål kan være: Hvor mange prosent er 5 g av 20 g? Da må vi finne forholdet mellom de to tallene:
I desimaltallet står 2-tallet på tidelsplassen og 5-tallet på hundredelsplassen. 0,25 er derfor det samme som 25 hundredeler.
Siden prosent betyr "hundredel", er 5 g 25 prosent av 20 g. Vi kan regne det ut ved å multiplisere desimaltallet med 100. Hele regnestykket blir
Fuktighetsprosent
Fuktighetsprosenten i et materiale er hvor mange prosent vekta av vannet i materialet utgjør av totalvekta av materialet (inkludert vannet).
Eksempler på utstyr
klosser av
gran eller furu, ubehandlet
gran eller furu, ikke behandlet på endeflatene
gran eller furu, behandlet på alle seks flater (disse tre første klossene må være av samme materiale)
Cu-impregnert treverk (ikke malt)
teglstein
betong
lettbetong
kryssfinerplate
andre materialer det er tilgang på
tekstiler
ukjent metallgjenstand
bøtte eller kasse til å bløtlegge materialene i
en eller flere vekter der minst én tåler 5 kg og har nøyaktighet på 0,01 kg
tommestokk/linjal og skyvelære
Innledende oppgaver
Sett opp en hypotese om hvilken av klossene du tror trekker til seg prosentvis minst vann, og hvorfor.
Sett opp en rekkefølge på treklossene etter hvor mye vann du tror klossene prosentvis trekker til seg.
Gjett hva slags metall det er i den eller de metallklossene du skal måle på.
Framgangsmåte
Ta gjerne bilder underveis i forsøket for å bruke i rapporten som skal skrives til slutt.
For alle klossene gjør du følgende:
Vei klossen.
Mål lengde, bredde og høyde av klossen.
Regn ut volumet V av klossen.
Regn ut massetettheten mt av klossen.
For de klossene som skal legges i vann, gjør du følgende:
La klossen ligge i vann i noen timer.
Vei klossen på nytt.
Regn ut hvor mye vann klossen har sugd opp.
Regn ut fuktighetsprosenten i klossen.
Dersom du har tilgang på en fuktighetsmåler: Mål fuktighetsprosenten i klossen.
Diskusjon
Stemte hypotesen din om hvilken kloss som trakk mest vann prosentvis?
Fikk du samme rekkefølge på klossene når det gjelder hvor mye vann de trekker prosentvis, som du gjettet på før forsøket? Beskriv eventuelle forskjeller.
Har overflatebehandlingen noen betydning for hvor mye vann klossene trakk? Hva kan du si om overflatebehandling ut ifra forsøket?
Lag en grafisk framstilling som viser hvordan de ulike klossene trekker vann.
Gjettet du riktig på hva slags metall du målte på?
Dersom du brukte en fuktighetsmåler: Stemmer resultatene med fuktighetsmåleren med resultatene du fikk ved å måle og veie klossene? Hvorfor stemmer eventuelt ikke resultatene overens?
Ekstra: Vis hvordan du kan regne ut fuktighetsprosenten uten å regne ut hvor mye vann klossen har sugd opp, ved å dele vekta av klossen etter vannoppsug på vekta av klossen da den var tørr.
Lever rapport på forsøket.