Forord Kosmos er det greske ordet for verden. Kosmos betyr orden og skjønnhet, det motsatte av kaos! Vi håper at denne boka skal hjelpe deg til å se at det er orden, system og skjønnhet i naturfag. Læreverket følger læreplanen fra Kunnskapsløftet med endringer gjeldende fra skoleåret 2013/2014 på yrkesfaglige utdanningsprogram. Læreverket er delt inn på følgende måte: Hovedområder fra læreplanen
Kapittel
Forskerspiren
Kapittel 1
Bærekraftig utvikling
Kapittel 2, 3 og 4
Ernæring og helse
Kapittel 5, 6 og 7
Energi for framtiden
Kapittel 8 og 9
Hvert kapittel begynner med en kort oversikt over hva du skal lære. Viktig stoff har vi uthevet med grønne rammer så du raskt skal kjenne det igjen. Avsnitt merket med inneholder Mer om-stoff som er tenkt som en ekstra utfordring for dem som ønsker å gå litt i dybden. Innimellom teksten finner du noen ? . Disse spørsmålene bør du tenke over, for da blir teksten som følger, lettere å forstå. Etter hvert delkapittel er det Hør deg selv-oppgaver. Når du løser disse oppgavene, får du samtidig en repetisjon av hovedtrekkene i det du nettopp har gjennomgått. Etter hvert kapittel er det et sammendrag fra hele kapittelet. Til slutt i hvert kapittel finner du flere oppgaver. Her er det både «vanlige» oppgaver, utfyllingsoppgaver, kople sammen-oppgaver og kjenne igjen ord-oppgaver. Disse oppgavene gir deg en mer grunnleggende forståelse av lærestoffet. Litt vanskeligere oppgaver er merket med . Her finner du også forslag til elevøvinger. Flere oppgaver og forslag til øvinger kan du hente på fagnettstedet www.kosmos.cappelendamm.no.
•
Hilsen forfatterne
3
Innhold FORSKERSPIREN Kapittel 1 Forskerspiren . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1 Forskerens arbeidsmetoder . . . . . . . . . Å planlegge undersøkelser . . . . . . . . . . Å innhente data . . . . . . . . . . . . . . . . . . Å bearbeide data . . . . . . . . . . . . . . . . . Å tolke resultatene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rapportskriving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 1.1 Form og fart . . . . . . . . . . . . . . . Ø 1.2 H va isolerer best mot varmetap? . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 1.3 Hvilket papirfly går lengst? 21
11 11 12 13 14 15 17 18 20 20 21
BÆREKRAFTIG UTVIKLING . . . . . . . . . . . . 23 Kapittel 2 Populasjonsforandringer . . . . . 24 2.1 Populasjonsvekst . . . . . . . . . . . . . . . . . Økologi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Populasjonsstørrelse . . . . . . . . . . . . . . Populasjoner øker og minker . . . . . . . . 2.2 Hva påvirker populasjonsstørrelsen? . . Konkurranse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Innvandring og utvandring . . . . . . . . . 2.3 Ulike modeller for populasjonsvekst . . Ukontrollert vekst . . . . . . . . . . . . . . . . Vekst mot en bæreevne . . . . . . . . . . . . 2.4 Menneskenes populasjonsvekst . . . . . Befolkningsvekst . . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 2.1 Infeksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 2.2 b akterievekst . . . . . . . . . . . . . . . Ø 2.3 Populasjonsvekst hos gjærsopp .
4
24 24 25 26 27 28 29 30 30 31 32 32 33 34 38 38 38 39
Kapittel 3 Forbruksvalg og miljø . . . . . . . . 40 3.1 Vi har et ansvar . . . . . . . . . . . . . . . . . Bærekraftig utvikling . . . . . . . . . . . . . Bærekraftig bruk av ressursene på jorda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Torsken i Barentshavet . . . . . . . . . . . . 3.3 Energibruk i Norge . . . . . . . . . . . . . . . Energi til bolig i Norge . . . . . . . . . . . . 3.3 Bruk av fossile energikilder skader miljøet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energi til transport i Norge . . . . . . . . . 3.4 Energibruk i verden . . . . . . . . . . . . . . . Energiforbruket øker . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Forbruksvalg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Matforbruk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klesforbruk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Du kan ta ansvar . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Avfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Høyt forbruk gir mye avfall . . . . . . . . Avfallshåndtering . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 3.1 Bruk og kast . . . . . . . . . . . . . . Ø 3.2 Dobbeltemballasje . . . . . . . . . Ø 3.3 Biltrafikk . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 3.4 Avfallssortering . . . . . . . . . . . . Ø 3.4 Hvor mye er du verdt i dag? . . .
40 40 40 41 43 43 45 46 48 49 50 50 51 52 54 54 55 57 58 62 62 62 63 63 63
Kapittel 4 Globale miljøutfordringer . . . . 64 4.1 Globale interessekonflikter . . . . . . . . . 4.2 Global oppvarming . . . . . . . . . . . . . . Konsekvenser av et varmere klima . . . Klimaendring kan også gi nye muligheter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Tap av biologisk mangfold . . . . . . . . . Registrering av arter . . . . . . . . . . . . . . Hvorfor er det viktig å hindre at arter blir utryddet? . . . . . . . . . . . . . Regnskogen er vår rikeste naturtype . 4.4 Global vannkrise . . . . . . . . . . . . . . . . Vann som ressurs . . . . . . . . . . . . . . . . Konflikter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Miljøvern er en oppgave for alle . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 4.1 Ungdom tar ansvar . . . . . . . . . . Ø 4.2 Arbeidsplasser eller miljø . . . . . Ø 4.3 H vor kommer frukter og grønnsaker fra? . . . . . . . . . . . . .
64 65 65 68 69 69 70 71 73 74 75 76 78 79 82 82 82 83
ERNÆRING OG HELSE . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Kapittel 5 Næringsstoffer . . . . . . . . . . . . . 85 5.1 Maten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Næringsstoffer som gir kroppen energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Næringsstoffer som ikke gir kroppen energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Vann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.2 Karbohydrater . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 I fotosyntesen dannes druesukker . . . 90 Monosakkarider, disakkarider og polysakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.3 Fett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Mettet og umettet fett . . . . . . . . . . . . 93 Kolesterol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.4 Proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Aminosyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.5 Vitaminer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 De vannløselige vitaminene . . . . . . . . 98 De fettløselige vitaminene . . . . . . . . . 99 5.6 Mineraler og sporstoffer . . . . . . . . . . 100 Kalsium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Jern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Natrium og kalium . . . . . . . . . . . . . . 100 Sporstoffene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 5.7 Kosthold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Hva bør vi spise? . . . . . . . . . . . . . . . 102 Hva bør vi drikke? . . . . . . . . . . . . . . 105 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Ø 5.1 Påvisning av druesukker, fruktsukker, melkesukker eller maltsukker . . . . . . . . . . . . . . . 110 Ø 5.2 Påvisning av stivelse (et karbohydrat) . . . . . . . . . . . 111 Ø 5.3 Påvisning av fett i matvarer . . 112 Ø 4.4 Påvisning av proteiner . . . . . . 113
5
Kapittel 6 Fordøyelsen . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Fordøyelsessystemet . . . . . . . . . . . . 6.2 Nedbryting av næringsstoffer . . . . . . Munnen – karbohydrater spaltes . . . Magesekken – proteiner spaltes . . . . Tolvfingertarmen – spaltingen av næringsstoffene fortsetter . . . . . . . . . Siste del av tynntarmen – spaltingen av næringsstoffer fullføres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tykktarmen og endetarmen – siste del av fordøyelseskanalen . . . . 6.3 Transport av næringsstoffer . . . . . . . 6.4 Næringsstoffer som skaffer energi og bygger celler . . . . . . . . . . . . . . . . Karbohydrater . . . . . . . . . . . . . . . . . Fett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 6.1 Virkningen av enzymer . . . . . Ø 6.2 Spytt spalter stivelse . . . . . . . . Ø 6.3 Kunstig magesaft . . . . . . . . . .
6
114 114 116 116 117 118
119 119 121 123 123 124 125 126 127 130 130 130 131
Kapittel 7 Livsstil og helse . . . . . . . . . . . 7.1 Hva mener vi med god helse? . . . . . . 7.2 Trening og helse . . . . . . . . . . . . . . . . Hvordan skal vi trene? . . . . . . . . . . . 7.3 Sykdommer knyttet til kroppsvekt . . Slanking og overvekt . . . . . . . . . . . . Spiseforstyrrelser . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Livsstilssykdommer . . . . . . . . . . . . . Diabetes type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . Hjerte- og karsykdommer . . . . . . . . . Røyking og snusing . . . . . . . . . . . . . . Alkohol og andre rusmidler . . . . . . . 7.5 Kosmetikk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppskrift på dagkrem . . . . . . . . . . . Innholdet i kosmetikk . . . . . . . . . . . . Merking og skader av kosmetikk . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 7.1 Fysisk aktivitet . . . . . . . . . . . . Ø 7.2 Livsstil . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 7.3 Energiinnholdet i matvarer . . Ø 7.4 Måling av puls . . . . . . . . . . . . Ø 7.5 Hudkrem . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 7.6 Leppepomade . . . . . . . . . . . .
132 132 134 134 136 136 138 141 141 142 142 143 145 145 145 147 148 149 153 153 153 154 155 156 157
ENERGI FOR FRAMTIDEN . . . . . . . . . . . . 159 8 Solfangere og solceller . . . . . . . . . . . . . 160 8.1 Sola – vår energikilde . . . . . . . . . . . 8.2 Solfangere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hvor brukes solfangere? . . . . . . . . . Slik virker en solfanger . . . . . . . . . . Bueformede solfangere . . . . . . . . . . 8.3 Solceller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hvor brukes solceller? . . . . . . . . . . . Virkningsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . Slik virker solcellene . . . . . . . . . . . . 8.4 Andre former for utnyttelse av energien fra sola . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 8.1 Varme fra sola . . . . . . . . . . . . Ø 8.2 Enkel solfanger . . . . . . . . . . . . Ø 8.3 Solcelle . . . . . . . . . . . . . . . . . .
160 160 160 162 163 164 164 167 137 169 171 173 174 174 174 175
9 Oppvarming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 Energikilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Varmepumper . . . . . . . . . . . . . . . . . Varmepumpe i kjøleskap . . . . . . . . . Varmepumper i hus . . . . . . . . . . . . . Varmefaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 Hvordan virker en varmepumpe? . . . 9.4 Bioenergi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ubehandlet avfall fra skogbruket . . . Avfall fra treindustrien . . . . . . . . . . . Biogass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biodiesel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energivekster . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Øvinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ø 9.1 Fordamping . . . . . . . . . . . . . . Ø 9.2 Varmeveksler . . . . . . . . . . . . .
176 176 177 177 178 180 181 183 183 183 184 184 184 185 186 187 190 190 190
Stikkordregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
7
8
Forskerspiren Forskning kan noen ganger være nødvendig for å hindre at arter dør ut. Fjellreven er et eksempel på det. Fjellreven sto i fare for å bli utryddet som art i Norge. Det har vært forsket mye på hva som kan ha vært årsaken til dette – kan det ha vært tidligere jakting, lite mat eller konkurranse fra rødreven? Denne forskningen har blant annet resultert i at det har blitt opprettet en egen avlsstasjon for fjellrev på Oppdal. Her avles det opp en mer motstandsdyktig populasjon av fjellrev enn tidligere. Stasjonen ble opprettet i 2005. Den gang beregnet forskerne at det sannsynligvis bare var 50 fjellrev igjen i Norge. Det er tall som tyder på at populasjonen av fjellrev i Norge har økt i 2013. Kan det være slik at fjellreven er i ferd med å bli reddet?
Dette lærer vi om
• hvordan du skal planlegge og gjennomføre undersøkelser • hvordan du identifiserer variabler • hvordan du skal innhente og bearbeide data • hvordan du kan skrive rapport med diskusjon av måleusikkerhet og vurdering av mulige feilkilder
9
I Dette kapittelet lærer du om
• hvordan du skal planlegge og gjennomføre undersøkelser
• hvordan du identifiserer variabler
• hvordan du skal gjennomføre undersøkelser slik at det blir minst mulig måleusikkerhet og feilkilder
• hvordan du kan skrive rapport
1 Forskerspiren Kan du tenke deg et liv uten mobiltelefonen? Den er alltid med oss og gjør at vi raskt kan komme i kontakt med hverandre og skaffe oss mengder av informasjon. I 1982 veide mobiltelefonen rundt 7 kg, den lignet en stor bærbar kasse og kunne bare brukes til å ringe med. Tenk for en fantastisk utvikling mobiltelefonen har gått gjennom på ganske kort tid. Oppfinnelser ser vi overalt, og de er et resultat av vår nysgjerrighet og våre behov. Verden omkring oss er hele tiden i utvikling, og vi må tilpasse oss den. Forskning gir oss ny kunnskap og ny innsikt. Det er nødvendig for at vi skal kunne løse fremtidige problemer, også problemer som vi i dag ikke kjenner til.
Å forske betyr å tenke ut en løsning på et problem eller finne svar på et spørsmål. Løsningen kan føre til nye spørsmål, og slik kan et produkt som mobiltelefonen utvikles videre over tid.
Å forske betyr å tenke ut en løsning på et problem eller finne svar på et spørsmål.
10
1.1 Forskerens arbeidsmetoder Å finne en løsning på et problem eller finne svar på grunnleggende spørsmål har utfordret menneskene til alle tider. En slik spørrende og undrende innstilling har blant annet ført til at vi har fått en helt ny oppfatning av hvordan verden ser ut. Fram til 1500-tallet var den vanlige oppfatningen at jorda sto i sentrum, og at planetene og sola gikk i baner rundt jorda. Nicolaus Copernicus (1473–1543) forkastet denne teorien. Ut fra observasjoner tenkte han seg at sola sto i sentrum, og at jorda og de andre planetene beveget seg i baner rundt sola. Dette har forandret vårt verdensbilde fullstendig. At astronomen Aristarkos på 200-tallet f.Kr. hadde samme forklaring, var lite kjent. Han var også en nytenker.
Nicolaus Copernicus (1473–1543),
Å planlegge undersøkelser Mange tror at forskere er mennesker som bare undersøker store problemer som for eksempel hvor stort verdensrommet er, eller hvordan vi skal finne en vaksine mot kreft. Men å forske vil si å gjøre systematiske undersøkelser for å løse et problem, stort eller lite. Et eksempel: Vi legger merke til at vi er mer konsentrert på skolen hvis vi har spist frokost. Derfor ønsker vi å undersøke om det er noen sammenheng mellom det å spise frokost og konsentrasjon og yteevne på skolen. Kanskje kan kunnskap om dette føre til at vi spiser frokost mer regelmessig?
?
Du en av forskerne som skal undersøke om konsentrasjon og yteevne blir bedre hvis vi spiser frokost. Hva vil du gjøre?
Først må vi lære av egne erfaringer og det andre har gjort. Derfor samler vi kunnskap før vi går videre med planleggingen av vår under søkelse. Vi starter med å undersøke hva andre har funnet ut om sammenhengen mellom konsentrasjon og det å spise frokost. Ved å lete litt kan vi finne forskningen som tyder på at det kan være en sammenheng mellom det å spise frokost hver dag og evnen til å konsentrere seg på skolen. Vår hypotese blir derfor at de som spiser frokost, får bedre konsentrasjon på skolen. Hva spiser du til frokost?
1 • Forskerspiren
11
En hypotese er en gjennomtenkt antakelse som vi bruker for å prøve å finne svar på spørsmål. Hypotesen tester vi gjennom eksperimenter og undersøkelser.
Hypotese betyr gjetning, antagelse
Å innhente data I naturfag må vi alltid gjøre noen målinger eller undersøkelser for å finne ut om hypotesen stemmer. Når vi gjør slike undersøkelser, er det viktig å ha kontroll på hva vi måler. Vi må helst bare variere én ting om gangen, slik at resultatet bare er avhengig av denne ene variabelen, ikke noe annet. Det er mange variabler som kan påvirke konsentrasjonen på skolen. Bråk og uro i naturfagtimen er noen eksempler. I vår undersøkelse er variabelen det å spise frokost eller ikke.
Når vi gjør målinger eller undersøkelser, må vi helst variere bare én ting om gangen.
?
Kan du finne andre variabler som påvirker konsentrasjonen på skolen?
For å finne ut om det å spise frokost gir bedre konsentrasjon utover dagen, må vi prøve det på mennesker. Det kan gjøres ved hjelp av undersøkelser der noen får spise frokost, mens andre ikke får fro kost. For å finne ut om konsentrasjonen blir bedre utover dagen ved å spise frokost, må vi finne en måte å måle dette på. Det kan vi for eksempel gjøre ved å gi alle forsøkspersonene den samme naturfagsprøven, fordi vi forutsetter at bedre konsentrasjon på skolen vil gi bedre resultater. På denne måten kan vi sammenlikne resultatene på prøven, og se om de som har de beste resultatene også har spist frokost.
I naturfag må vi alltid gjøre noen målinger eller undersøkelser for å finne ut om hypotesen stemmer. Får elevene som har spist frok ost bedre resultater på natur fagsprøven?
12
Å bearbeide data Forsøket tar en uke, halvparten av elevene skal spise frokost hver dag, mens den andre halvparten ikke skal spise frokost. Resultatene på naturfagprøven skrives inn i en tabell. Vi utfører forsøket i tre naturfagsklasser for å få et litt større tallmateriale enn med bare en klasse. Dette vil gjøre sammenlikningen av tallene mer pålitelig. Resultater fra naturfagprøven
Hva er en sunn frokost?
Karakter 1−2
Karakter 3−4
Karakter 4−5
Frokost
6
13
17
Ikke frokost
11
11
14
Når vi studerer resultatene i tabellen, kan det se ut som at elever som spiser frokost, får bedre resultater på naturfagsprøven. Men det er jo ikke sikkert at dette bare skyldes frokosten. Vi kan for eksempel ha satt sammen elevgruppene uheldig. Da kan det tenkes at de elevene som har spist frokost og får de beste karakterene, er de som hadde de beste karakterene fra før av. For å redusere denne usikkerheten burde vi nok gjøre det samme forsøket flere ganger og med langt flere elever. Dette kan være en eventuell feilkilde som vi må ta hensyn til. En annen feilkilde kan være at elevene spiser forskjellig type frokost. Noen kan spise en sunn frokost, men hva hvis noen bare spiser litt sjokolade til frokost? Det vil i så fall ikke gi næring særlig lenge utover dagen. I de aller fleste forsøk og målinger må vi også ta hensyn til måleusikkerheten. Måleusikkerheten sier noe om hvor sikkert et måleresultat vil være. I vårt forsøk vil måleusikkerheten være liten, for enten har du spist frokost, eller så har du ikke det. Men det kan jo tenkes at noen får en karakter på prøven som er mellom 2 og 3 eller 4 og 5. Hvis det avhenger av hvilken lærer som retter prøven om eleven får høyeste eller laveste karakter av de to, så vil det være en måleusikkerhet.
På skolen blir dette universal indikatorpapiret ofte brukt til pH-måling. Vi finner pH-en ved å sammenlikne fargen på papiret med fargeskalaen på boksen. Hva er pH-en i disse to løsnin gene, tror du? Svarte du det samme som sidemannen?
Måleusikkerheten er ofte et tall som beskriver hvor mye opp eller ned et måleresultat kan variere på grunn av unøyaktigheter i målingene. For eksempel kan det å måle tiden med en stoppeklokke avhenge av hvor fort vi trykker på stoppeklokka, eller hvor nøyaktig den er. For å redusere graden av måleusikkerhet må vi arbeide nøye og systematisk, og vi må gjenta forsøkene.
Det er viktig å få minst mulig måleusikkerhet og feilkilder.
1 • Forskerspiren
13
For å redusere måleusikkerheten kan det være lurt å passe på følgende: • Vær mest mulig nøyaktig og systematisk når du måler. • Gjenta forsøket eller målingen flere ganger. • Kontroller måleinstrumentet. • Velg et måleinstrument som viser en nøyaktighet som er passe god i forhold til det du måler. For eksempel trenger du en vekt med en nøyaktighet på 0,1 gram når du skal veie inn 5 g av et stoff til en elevøvelse. • Anslå måleusikkerheten i resultatene dine, og pass på at den er innenfor rimelighetens grenser.
Å tolke resultatene
Vær mest mulig nøyaktig når du måler.
Hvis de som spiser frokost ikke får bedre konsentrasjon og bedre karakterer på prøven, slik at hypotesen vår ikke stemmer, må vi tenke oss om. Det kan føre til at vi må undersøke om det er andre ting enn det å spise frokost som påvirker konsentrasjonen. Kanskje er det uro i timene? Er det kanskje mangel på søvn? Vi må med andre ord sette opp en ny hypotese som vi må teste gjennom nye forsøk. Slik kan vi fortsette helt til vi finner ut hva som gjør at noen er mer opplagte og konsentrerte på skolen enn andre.
Å tolke resultater vil si å kunne forklare hva resultatene betyr.
Arbeidsgangen i denne typen forsøk kan være slik: Hva skal gjøres:
Hvorfor:
Planlegge undersøkelsen: Studere rapporter og samle kunn skap. Bruke egen erfaring. Sette opp en hypotese.
Har andre gjort noe som kan gi oss en idé om vordan vi skal gå fram i forsøket? h Vet vi noe om problemet fra før som kan brukes? Skrive hva vi tror løsningen på problemet kan være.
Innhente data: Gjøre eksperimenter eller målinger. Identifisere variabler.
Utføre forsøk eller målinger som tester h ypotesen. Variere én ting om gangen.
Bearbeide data: Systematisere resultater. Vurdere feilkilder.
14
Anslå måleusikkerhet.
Samle alle resultater slik at de blir oversiktlige. Finne ut om vi har noen feilkilder, og hvordan de påvirker målingene. Finne ut hvor stor usikkerhet vi har i målingene.
Tolke resultater
Finne ut om hypotesen stemmer eller ikke.
Skrive rapport
Vi og andre trenger en klar og detaljert oversikt over hvordan vi gjorde forsøket.
Forskningshjulet viser rekke følgen i et forskerarbeid.
Nytt
Problem/ spørsmål
Planlegge undersøkelsen
Teori
Tolke resultatene
Bearbeide data
Hypotese avkreftes
Eksperimenter/ målinger
Ny Hypotese
Innhente data
Rapportskriving Å skrive en nøyaktig rapport etter et forsøk er viktig slik at andre kan gjøre tilsvarende forsøk. I denne rapporten må vi ta med alt i riktig rekkefølge. Denne rapporten må skrives slik at andre kan lese den og gjøre det samme arbeidet etter oss. Hvis andre tolker resultatene slik vi har gjort, vil det styrke vår teori.
Det er viktig å skrive en nøyaktig rapport slik at forsøkene kan gjøres likt en annen gang.
En fornuftig rekkefølge i en rapport kan være slik: 1. Innledning: en kort beskrivelse av hvorfor vi vil gjøre forsøket (beskrive hypotesen). 2. Utstyr: en liste over alt utstyret som er brukt. 3. Figur: en enkel figur eller foto slik at utstyret kan brukes på en riktig måte. 4. Framgangsmåte: en beskrivelse av hva som er gjort, og hvordan vi har utført målingene. 5. Resultater: en beskrivelse av hvilke resultater vi har fått, gjerne i en tabell. 6. Konklusjon: Hva har vi lært av forsøket? Har vi noen feilkilder? Hvor stor usikkerhet har vi i målingene våre? Vi drøfter den hypotesen vi satte opp i innledningen.
1 • Forskerspiren
15
Her ser du et eksempel på en rapport.
Øving 4 Hvilke grunnstoffer består karbohydrater av? Navn: Karen Hansen Klasse: 1AAC Dato for forsøket: 1. oktober 1. Innledning Hensikten med dette forsøket er å forsøke å finne ut hvilke grunnstoffer karbohydrater består av. Sukker er et karbohydrat, derfor valgte vi sukker. Vi fant ut at for å bryte b indingene mellom grunnstoffene i sukker må vi tilføre energi i form av varme. 2. Utstyr Reagensrør Digeltang Sukker Fyrstikker Gassbrenner Vernebriller 4. Framgangsmåte Vi tok litt sukker opp i reagensrøret. Så tok vi på vernebriller og varmet forsiktig opp reagens røret over gassbrenneren til det ikke skjedde noe mer i det. 5. Resultater Da vi varmet opp sukkeret, ble det mørkebrunt, og det luktet brent. Det kom røyk av reagens røret, og på innsiden la det seg vanndråper. 6. Konklusjon Det mørkebrune laget nederst i reagensrøret var forkullet sukker som hovedsakelig består av karbon. Sukkeret ga fra seg vann da vi varmet det opp, og dette vannet la seg som dråper på innsiden av glasset. Vann består av grunnstoffene hydrogen og oksygen. Sukker består av grunnstoffene karbon, hydrogen og oksygen.
Hør deg selv
16
?
1. Hva er viktig å tenke på når du skal planlegge et forsøk? 2. Hva er en hypotese? 3. Hva mener vi med en variabel? 4. Hvorfor er det viktig å bare variere én ting om gangen når vi gjør målinger eller undersøkelser? 5. Hva kan gjøres for å redusere måleusikkerheten og unngå feilkilder i målinger og resultater?
mer om
Kildekritikk I reklamer beskrives ofte et produkt som noe bedre enn det det er i virkelig heten. Hårsjampo skal gi «næring til håret», og hudkremer skal gi «vitalitet og glatte ut rynker». Vi får ofte et inntrykk av at produktet som beskrives, har vært gjennom nøye forskning. Men er det som står i reklamen alltid riktig? Eller er det bare noe de sier for å øke salget av produktet sitt? Det kan være lurt å stille seg selv noen spørsmål og være litt kritisk til informasjonen i reklame. Når du søker etter informasjon på Internett, er det også viktig å være kritisk. Hvem eier nettstedet? Er det fagstoff eller reklame? Og når ble nettstedet sist oppdatert? Det er veldig mye ulik informasjon på Internett, og det er viktig å være kritisk og velge ut gode og kvalitetssikrede kilder.
Sammendrag
= • Å forske betyr å tenke ut en løsning på et problem eller finne svar på spørsmål.
• Vi begynner med å lære av egne erfaringer og det andre har gjort. • En hypotese er en gjennomtenkt antagelse som prøver å gi svar på et spørsmål. Hypotesen testes gjennom eksperimenter og undersøkelser.
• Det er viktig å variere bare én variabel om gangen. • I naturfag må vi alltid gjøre noen målinger eller forsøk for å finne ut om hypotesen stemmer.
• Å tolke resultater vil si å kunne forklare hva resultatene betyr. • Det er viktig å skrive en nøyaktig rapport slik at forsøket kan gjøres likt en annen gang.
• Det er viktig å få minst mulig feilkilder og usikkerhet i målingene.
1 • Forskerspiren
17
oppgaver
?
1.1
Forskerens arbeidsmetoder
1.1.1
a) Nevn minst to oppfinnelser som er viktige for deg til daglig. b) Ta for deg en av oppfinnelsene. Hva ville du ha gjort for å gjøre den enda bedre?
1.1.2 a) Hva legger du i begrepet å forske? b) Det har vært forsket mye på hva som kan være grunnen til at fjell reven står i fare for å dø ut. Nevn noen av grunnene? 1.1.3
1.1.4
1.1.5
I tidligere tider har flere menn enn kvinner vært forskere i naturfag. a) Hvorfor tror du det var slik? b) Finn opplysninger om to betydningsfulle forskere, en kvinne og en mann, og fortell kort om hva de har funnet ut. a) Hva mener vi med en hypotese? b) Hva er forskjellen på en hypotese og en teori? c) Hvorfor er det viktig med en hypotese før vi tester et problem? Prøv å sette opp en hypotese som forklarer følgende: a) Salting av veier gjør at is og snø smelter. b) En glassflaske med brus blir knust i fryseren.
1.1.6 a) Hva mener vi med en variabel? b) Hvorfor bør vi bare variere én variabel om gangen?
18
1.1.7 Nevn noen variabler som vi kan variere når vi skal teste en ny type vinterdekk til bil. 1.1.8 Elevene i klasse 1D har elevøving. De skal undersøke hvordan en plante blir påvirket av faktorer som lys, temperatur og fuktighet. Målet er å se hvor lang planten er blitt etter to uker. Skriv ned noen feilkilder som kan gjøre seg gjeldende i dette forsøket. 1.1.9 Du får vite at du kommer til å strande på ei øde øy, og at du bare får lov til å ta med deg fem ting til denne øya. Hvilke fem ting vil du ta med? 1.1.10 Du vil undersøke om det er noen sammenheng mellom hvor mange timer du sover om natten og resultatene på skolen. Hvordan vil du gå fram for å undersøke dette? 1.1.11 a) Hvorfor er det viktig å vurdere feilkilder? b) Hva gjør vi når vi tolker resultatene av et forsøk? c) Hva må vi gjøre hvis vår tolking av resultatene fører til at hypotesen blir avkreftet? 1.1.12 a) Hva mener vi med måleusikkerhet? b) Hvorfor er det viktig å anslå måle usikkerhet? c) Hva ville du gjort for å redusere måleusikkerheten i et forsøk?
Andre oppgaver 1.2.1
Forklar kort hva disse punktene i en rapport bør inneholde: a) Innledning b) Gjennomføring c) Konklusjon
1.2.2
Kombiner bokstav og tall for det som hører sammen. a) Gjennomføring 1) Noe vi kan b) Hypotese variere i forsøket c) Forske 2) Hva har vi lært? d) Variabel 3) En beskrivelse av e) Konklusjon hva som er gjort f) Tolke resultater 4) Finne ut om hypotesen stemmer 5) En gjennomtenkt gjetning eller arbeidsteori 6) Tenke ut en løsning på et problem
1.2.4 5-minutters foredrag Dere skal holde et 5-minutters foredrag for de andre om ett av emnene nedenfor. Thomas Edison Albert Einstein Alexander Graham Bell Elbiler Hydrogenbiler Oppfinnelser på kjøkkenet Framtidas sykkel Boligen i framtida Fjernsyn for ti år siden og om ti år Framtidas mobiltelefon Thor Bjørklund og ostehøvelen Johan Vaaler og bindersen
1.2.3 Skriv de ordene du finner om forskning og oppfinnelser i dette «kryssordet» i kladdeboka. Ordene kan du finne både vannrett og loddrett. Det er vist et eksempel. A V A R I A B E L R S H Y P O T E S E E
I L P R Ø V E K N S
M Y F O R S Ø K S U U T E B S T T R T L
L L Ø L M E S A O T
E Ø V E L S E K L A
R S E M H T A K K T E E R F O R S K E R
1 • Forskerspiren
19
øvinger
!
Ø 1.1 Form og fart Utstyr Plastilin Langt glassrør med gummikork i bunnen Stativ Stoppeklokke Vann Sprittusj
I dette forsøket skal du undersøke hvilken form en plastilinklump bør ha for å synke fortest mulig i vann. Skriv en hypotese om hvordan du tror plastilinklumpen skal se ut. Deretter skal du undersøke om hypotesen din er riktig. Framgangsmåte 1. Fyll glassrøret med vann og sett det i stativet. 2. Tegn en strek ca. 10 cm fra hver ende av glassrøret. Den øverste streken kaller du start A, den andre stopp B. 3. Alle lager hver sin figur i plastilin. 4. Slipp en av figurene ned i røret og ta tida fra A til B. 5. Skriv inn resultatet i tabellen. 6. Gjennomfør punkt 4 og 5 med figurene til alle elevene i gruppen.
20
A
B
Resultater og konklusjon Figur 1.10 a) Hvilken form var raskest? Resultatene skriver du i en tabell. Den kan for eksempel se slik ut: Form på figur
Tid i sekunder
b) Hvordan vil du forklare det? c) Hvilke andre egenskaper enn formen er det viktig å ikke variere? d) Hvilke feilkilder kan ha påvirket resultatet? e) Anslå måleusikkerheten i tidene du har målt.
Ø 1.2 Hva isolerer best mot varmetap?
Ø 1.3 Hvilket papirfly går lengst?
Utstyr Termometer Fire halvliters brusflasker Ullsokk
Utstyr A4-ark Målebånd
Syntetisk sokk Bomullssokk
Du har sikkert prøvd forskjellige slags sokker om vinteren og lagt merke til at det varierer hvor godt de holder på varmen. I dette forsøket skal vi teste isolasjonsevnen til sokker som er laget av forskjellige materialer. Vi skal finne ut hvor godt de holder på varmen. Framgangsmåte 1. Kle tre av plastflaskene med hver sin type sokk. Pass på så sokken sitter tettest mulig rundt flaskene. La en flaske være uten isolasjon. 2. Ta varmt vann ved ca. 70 ºC fra springen eller varm det om nødvendig opp til denne temperaturen. Fyll alle flaskene med det. 3. Sett termometeret oppi flaskene og les av temperaturen så fort som mulig. Det er viktig å lese av temperaturen i de forskjellige flaskene raskt så ikke varmetapet påvirker resultatet. Noter temperaturen i de forskjellige flaskene i en tabell. 4. La flaskene stå i 15 minutter. Mål deretter temperaturen i de fire flaskene igjen. Noter resultatet i den samme tabellen. 5. Gjenta forsøket, men denne gangen skal du fukte sokkene i lunkent vann før du trekker dem på flaskene.
I dette forsøket skal vi lage papirfly som går så langt som mulig. Skriv en hypotese om hvordan du tror formen skal være for at flyet skal gå lengst mulig i lufta.
Framgangsmåte Figur 1.12 Alle tar et A4-ark og bretter et papirfly. Hele arket skal brukes. Resultater og konklusjon a) Hvilket fly kom lengst? b) Anslå måleusikkerheten i de målte lengdene. c) Hvor langt gikk det papirflyet som kom kortest? Og det som kom lengst? d) Hvilke egenskaper hadde det flyet som kom lengst? e) Hvis dere skulle lage et fly som gikk enda lenger, hvilke egenskaper måtte det flyet ha? f) Hvilke andre egenskaper enn formen kan vi variere for at flyet skal gå lengst mulig?
Resultater og konklusjon a) Hvilken sokk isolerer best mot varmetap? b) Er det forskjell på tørr og fuktet sokk? c) Hvorfor var det med en flaske uten sokk i dette forsøket? d) Hvilke feilkilder kan ha påvirket resultatet? e) Anslå måleusikkerheten i temperaturene du har målt. 1 • Forskerspiren
21
22
Bærekraftig utvikling Selv om de fleste på jorda i dag bor i byer og tettsteder, er alle vi 7 milliardene som holder til på jorda, helt avhengige av naturen. Tenk bare på at alt vi spiser, kommer fra naturen, og at vi lager klær og hus og alt annet vi trenger av råvarer fra naturen. Dette betyr at det er viktig for oss at det går bra med naturen. Det er viktig at vi produserer og bruker ressurser som mat, metaller, olje og gass på en slik måte at vi ikke ødelegger naturen. Når vi har omsorg for naturen, viser vi også omsorg for oss selv og for dem som skal bo her etter vår tid.
Dette lærer vi om
• gjøre rede for begrepet bærekraftig utvikling • gjøre rede for faktorer som virker inn på størrelsen til en populasjon • kartlegge egne forbruksvalg og argumentere faglig og etisk for egne forbruksvalg som kan bidra til bærekraftig forbruksmønster • undersøke en global interessekonflikt knyttet til miljøspørsmål og drøfte kvaliteten på argumenter og konklusjoner i debattinnlegg
23
2 Populasjonsforandringer
I Dette kapittelet lærer du om
• hva som gjør at populasjonene forandrer seg
• ulike modeller for populasjons vekst
• menneskenes populasjons vekst
Ikke-levende del
Levende del
Sol
Planter
Jord
Dyr
Vann
Insekter
Luft
Bakterier
Klima
Sopp
2.1 Populasjonsvekst Økologi Økologi er læren om samspillet i naturen. Samspillet mellom de levende delene og de ikke-levende delene er svært komplisert. Det skal små forandringer til et sted før svært mye av det andre også forandres. Slik har det alltid vært i naturen; været f.eks er jo ikke de samme fra dag til dag og fra år til år. Det nye de siste tusenårene og særlig det siste hundreåret er at mennesker er blitt en sterkere årsak til forandring.
°C
O2 CO2
I naturen er det et kompli sert samspill. Figuren viser et næringsnett der de levende organismene påvirker hveran dre, samtidig som de blir påvir ket av ikke-levende delene.
Hvis vi ønsker å undersøke de forskjellige sammenhengene i naturen, må vi gjøre det innenfor et avgrenset område, ellers blir oppgaven altfor omfattende. Et slikt avgrenset område i naturen kaller vi et økosystem. Eksempler på økosystemer kan være et tjern, ei elv, et fjell eller et skogområde.
Økologi er læren om samspillet i naturen, at det levende og det ikke-levende påvirker hverandre. Et økosystem er et avgrenset område med alt levende og alt ikke-levende som fins der. Individ
24
Figur 3.02a
a
Hvilke levende og ikke-levende deler kan du se i dette økosys temet?
Populasjonsstørrelse Tidligere var Norge sterkt forurenset av sur nedbør. Hovedårsaken til den sure nedbøren var fabrikker og energiverk som slapp ut gasser som )LJXU karbondioksid, svoveldioksid og nitrogenoksider. Den sure nedbøren forurenset mange vann i Sør-Norge så mye at fisken mange steder døde ut. Seinere kalket vi en del av disse vannene slik at pH-en ble høyere og fisk kunne gjeninnføres. Ny fisk som ble satt ut i et slikt vann, hadde ikke konkurranse fra annen fisk, verken når det gjaldt mat eller gjemmeplasser. Siden alt derfor lå godt til rette for fisken, begynte populasjonen å vokse. Først vokste den kraftig, men etter hvert som populasjonen ble større, ble det mer kamp om mat og gjemmeplasser. Det førte etter hvert til at populasjonsveksten avtok, og fiskepopulasjonen stabiliserte seg på et bestemt nivå. I dette kapittelet kan du lese om hva som bestemmer hvor mange det fins av en art i et område. Populasjon av en art
Individ
Figur 3.02a
Populasjon av en art
Individ er ett enkelt dyr eller en enkelt plante. Art er individer som ofte likner på hverandre, og som kan få avkom med hverandre. Populasjon er individer av en art som lever i et bestemt område.
2 • Populasjonsforandringer
25
Populasjoner øker og minker Det er fire hovedfaktorer som styrer størrelsen til en populasjon. Dersom det i et vann med fisk kommer inn elver fra andre vann, vil fisk kunne vandre mellom vannene. Slik blir disse populasjonene endret av både innvandring og utvandring. Populasjonene endres ikke bare av at fisk flytter til eller fra. Populasjonene endres også ved at fisk dør, og ved at fisken får unger. Vi snakker da gjerne om fødsler og død. Utvandring
Fødsel og død og inn- og utvand ring gjør at populasjonen hele tida øker eller minker.
Død
Fødsel
Innvandring
En populasjon kan vokse, være stabil eller minke. Antall
Populasjonens størrelse endres på grunn av fire hovedfaktorer: fødsel og død, innvandring og utvandring.
Figur 3.02b
Tid
Når det i et avgrenset område er flere fødsler og mer innvandring enn det er dødsfall og utvandring, vil det etter hvert bli flere individer i populasjonen. Vi sier da at vi har en populasjon med positiv vekst.
Antall
Det er ikke alltid slik at populasjoner vokser. Noen ganger er populasjoner stabile, og de kan holde seg stabile i lang tid. Dersom det blir født eller innvandrer omtrent like mange som det dør eller utvandrer, og det har vært slik over en tid, sier vi at populasjonen er stabil. Tid
I andre situasjoner kan populasjoner ha negativ vekst. Det vil si at det etter som tida går, blir færre individer av arten i området. Dersom det er færre fødsler og innvandringer enn det er av dødsfall og utvandringer, vil populasjonen minke. Dersom tallet på individer av arten minker for mye, kan arten bli utryddet.
Antall
Tid
26 Figur 3.3
Hør deg selv
?
1. Hva mener vi med økologi? 2. Hva finner vi i et økosystem? 3. Hva mener vi med en populasjon? 4. Hvilke fire hovedfaktorer er det som påvirker en populasjons størrelse? 5. Hva er forskjellen på positiv vekst og negativ vekst?
2.2 Hva påvirker populasjonsstørrelsen? Hva er det som påvirker fødsel, død, innvandring og utvandring? Alle individene i en populasjon må skaffe seg mat, vann og et sted å være. Da må de ofte konkurrere med andre for å klare seg. Individene i en populasjon blir også påvirket av de ikke-levende faktorene i økosystemet. Klimaet er en slik faktor. Naturkatastrofer er en annen, f.eks. flom og skred. Alt dette får konsekvenser for populasjonsstørrelsen. Fødsel, død, innvandring og utvandring blir påvirket av: • Konkurranse om mat, partnere, bolig, gjemmeplasser osv. • Sykdom, stress • Planter og dyr er mat for andre • Ikke-levende faktorer (klima, flom, skogbrann o.l.)
mer om
Klimaet kan påvirke populasjoner Norges minste hjortedyr er rådyret. Det har spisse klau ver som passer dårlig til å gå i snø med. Rådyr innvan dret til Norge fra Sverige rundt år 1900, og de er ikke så godt tilpasset norsk natur som andre arter som har levd her lenger, f.eks. reven. Noen vintre er kaldere og mer snørike enn andre. Da dør mange rådyr. Dyp snø gjør det vanskelig for rådyra å komme seg fram, og de får problemer med å finne mat. Kulden kan også ta livet av store deler av en populasjon fordi de ikke finner vann, eller de fryser i hjel. Når det er mye snø om vinteren, er livet vanskelig for rådyra.
2 • Populasjonsforandringer
27