Kosmos_IM_blaibok by Cappelen Damm

KOSMOS SIRI HALVORSEN • ARILD BOYE • PER AUDUN HESKESTAD

KAROLINE NÆRØ • SVEIN ARNE EGGEBØ VALVIK

NATURFAG FOR VG1 INFORMASJONSTEKNOLOGI OG MEDIEPRODUKSJON

LÆREBOK • BOKMÅL

© CAPPELEN DAMM AS, Oslo 2020 Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med Cappelen Damm AS er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel. Kosmos IM følger læreplanen for LK20 naturfag yrkesfag Vg1 for Informasjonsteknologi og medieproduksjon. Omslagsdesign: Kristine Steen / 07 Media – 07.no Omslagsfoto: Pgiam Grafisk formgiving: Kristine Steen / 07 Media – 07.no Hovedillustratør: Bjørn Norheim Forlagsredaktør: Eva Irgens Trykk og innbinding: Livonia Print Sia, Latvia 2020 Boken er satt i Berling 11 punkt og trykt på 100 g G-print ISBN 978-82-02-67024-5 1. utgave 1. opplag 2020 www.kosmos.cdu.no www.cdu.no

BILDELISTE Cappelen Damm s11n, s16, s75m Eggebø Valvik, Svein Arne s173 Getty Images: Andreas Häuslbetz s6, MarkSwallow s8ø, yoh4nn s8nv, SeventyFour s8nh, DavidSzabo s9, Fahroni s11ø, Synergee s13, seb_ra s14, fotomem s21, DKart s24, Nemanja Otic s26v, Alberto Masnovo s26m, David Liu s26h, Armin Staudt s27, piola666 s28, George Clerk s29ø, Ridofranz s29n, JaumeOrpinell s31v, sompong_tom s31h, rottadana s34ø, Velvetfish s34v, Avstraliavasin s34h, SlobodanMiljevic s35, Deshevykh Dmitry s36, 123ducu s37ø, tibu s37n, brizmaker s39, MariusLtu s40, CharlieChesvick s41ø, erlucho s41n, donvictorio s42ø, hekakoskinen s42n, Robert Plesko s43, witoldkr1 s44, Thinkstock s45, J D Porter LRPS s46, Akhararat W s47, nicolasprimola s48, kjekol s49ø, Tommy Svensson s49v, Jupiterimages s49h, dla4 s50ø, John Morrison s50n, narvikk s51, Dmitry Naumov s52, Ingram Publishing s53ø, Piotr_malczyk s53n, MikeLane45 s54ø, Julia Mladich s54n, AliMuratSenel s55, baona s56ø, Romualdo Crissi s56ø, Ladislav Kubes s58, Andreas Häuslbetz s67, Carlosgaw s68, Dusan Petkovic s70, alex_skp s74øv, Irina Drazowa-Fischer s74øm, Marat Musabirov s74øh, BWFolsom s74mv, dem10 s74mh, Pineapple Studio s74nv, StockPhotosArt s74nh, orinocoArt s74 n, Kumer Sergii s75ø, Basilios1 s75nv, joebelanger s75nh, ƥǁǎƹǁǄ ƩǌƽƾǆǃǇ s76ø, a_namenko s76n, Manuel_Faba s77, real444 s78ø, Dontstop s78n, Matic Grmek s79, margouillatphotos s83ø, Emilija Randjelovic s83n, serezniy s84, martin-dm s85, gbh007 s86, Antonio Diaz s88, ARISA Therpbanchornchai s90, MarianVejcik s91, Olaf Schmitz s92, jxfzsy s94, urfinguss s99, Dean Hindmarch s100, franckreporter s102, skynesher s104, Chris Joubert s105, olaser s106, edelmar s107, Milan Markovic s108, serezniy s109, nensuria s111, Halfpoint s112, Rattankun Thongbun s114, Lazar Obradovic s115, buz s116, RossHelen s117, SarinyApinngam s118, shaadjutt s120, 8213erika s126, Pineapple Studio s128v, adam smigielski s128h, Getty Images s130, BrianAJackson s131, forplayday s132, rabbitteam s134, Jason Nemeth s135, GettyImages s136, Iakov Filimonov s137, GettyImages s138, &#169 Getty Images s139, Steven S. Miric s141, Geber86 s145, Aleksandar Jaksic s146v, Jason Nemeth s146h, swkunst s148, Cateye777 s151, Erkki Makkonen s152, asiandelight s153, Anita Stizzoli s154, Milos Jovanovic s155, seb_ra s157, ronen s158, Thomaslenne s162, simpson33 s163, bazilfoto s164, Eplisterra s165 Nærø, Karoline s147

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. Hvert kapittel begynner med en kort oversikt over hva du skal lære. Viktig stoff har vi uthevet med blå rammer, så du raskt skal kjenne det igjen. Avsnitt med Mer om-stoff er tenkt som en ekstra utfordring for deg som ønsker å gå litt i dybden. Innimellom teksten finner du noen undringsspørsmål. Disse spørsmålene bør du tenke over eller diskutere med andre, for da blir teksten som følger, lettere å forstå. Etter hvert delkapittel står 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 følger et sammendrag av kapittelet. Her finner du også flere oppgaver. Det er 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 . Til slutt i hvert kapittel finner du forslag til forsøk og tips til utforskinger for ditt eget utdanningsprogram. I åpne forsøk får du ingen oppskrift på hva du skal gjøre. Du får litt informasjon om temaet. Deretter skal du lage problemstilling og velge metode for hvordan du eller gruppen din vil gjennomføre forsøket. Interaktive oppgaver, videoer, animasjoner og andre ressurser kan du hente på elevnettstedet kosmos.cdu.no.

Hilsen forfatterne

Kosmos IM

Innhold Forord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Utforskning

................ 1.1 Forskerens arbeidsmetoder . . . . . . . . 1.2 Et eksempel på en utforskning . . . . . 1.3 Rapportskriving. . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forsøk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ÅF 1.1 Åpne forsøk . . . . . . . . . . . . . ÅF 1.2 Bygg ditt eget insekthotell . . F 1.3 Form og fart . . . . . . . . . . . . . F 1.4 Hvilket papirfly flyr lengst?. . F 1.5 Hva isolerer best mot varmetap? . . . . . . . . . . . . . . .

7 8 13 16 18 19 21 21 21 22 23 23

Teknologi og bærekraft . . . .

2.1 Bærekraftig utvikling. . . . . . . . . . . . . 2.2 Teknologi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Klimaendringer . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Energiforbruk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Miljøendringer . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Avfall. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forsøk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ÅF 2.1 Åpne forsøk . . . . . . . . . . . . . ÅF 2.2 Ungdom tar ansvar . . . . . . . . F 2.3 Arbeidsplasser eller miljø . . . F 2.4 Klimaundersøkelse . . . . . . . . F 2.5 Hvor kommer frukt og grønnsaker fra? . . . . . . . . . . F 2.6 Biltrafikk. . . . . . . . . . . . . . . . F 2.7 Forbruk og karbonutslipp . . . F 2.8 Dobbel emballasje . . . . . . . . F 2.9 Avfallssortering . . . . . . . . . . .

25 26 29 32 37 42 53 59 60 64 64 64 64 65 65 65 66 67 67

Næringsstoffer og kosthold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1 Mat består av næringsstoffer . . . . . . . 3.2 Karbohydrater, fett og proteiner . . . . 3.3 Vitaminer, mineraler og vann . . . . . . 3.4 Fordøyelsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Energi i mat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Variert kosthold . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Et bærekraftig kosthold. . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forsøk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ÅF 3.1 Åpne forsøk . . . . . . . . . . . . . F 3.2 Energiinnholdet i matvarer . . F 3.3 Spytt spalter stivelse . . . . . . .

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Helse og livsstil . . . . . . . . . . .

Hva mener vi med god helse? . . . . . Psykisk helse . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trening og helse . . . . . . . . . . . . . . . Sykdommer knyttet til livsstil . . . . . Rusmidler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vurdere pålitelighet i informasjon fra ulike medier . . . . . . . . . . . . . . . . Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forsøk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ÅF 4.1 Åpne forsøk . . . . . . . . . . . . F 4.2 Livsstil . . . . . . . . . . . . . . . . F 4.3 Fysisk aktivitet . . . . . . . . . . F 4.4 Måling av puls . . . . . . . . . .

69 70 73 78 80 83 86 90 93 94 98 98 98 99

101 102 104 105 108 114 116 119 120 124 124 124 124 125

Lyd og akustikk

Elektromagnetisk stråling og trådløs kommunikasjon . . . . . . . . . . . .149

. . . . . . . . . . . 127 5.1 Bølger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 5.2 Lydbølger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 5.3 Hørsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134 5.4 Akustikk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136 5.5 Interferens og andre lydfenomener . .139 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 Forsøk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 ÅF 5.1 Åpne forsøk . . . . . . . . . . . . .146 F 5.2 Resonans. . . . . . . . . . . . . . . .146 F 5.3 Bølgemaskin . . . . . . . . . . . . .147

6.1 Lys. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 6.2 Ultraﬁolett stråling og infrarød stråling. . . . . . . . . . . . . . . . .152 6.3 Energi i elektromagnetisk stråling . . .154 6.4 Trådløs kommunikasjon og radiobølger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156 6.5 Digital informasjon . . . . . . . . . . . . . .160 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166 Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 Forsøk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 ÅF 6.1 Åpne forsøk . . . . . . . . . . . . .170 F 6.2 Beskyttelse mot UV-stråling fra solkrem . . . . . . . . . . . . . .171 F 7.3 Test beskyttelse mot UV-stråling med UV-måler . .172

Stikkordregister. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173

Kosmos IM

126

5 Lyd og akustikk Fra hverdagen har de fleste av oss erfaringer med bølger. Er du ved sjøen, ser du vannbølger. Lydbølger gjør at du kan lytte du til favorittmusikken din. I dette kapittelet skal vi se nærmere på hva lyd er. Vannbølger og lydbølger er eksempler på det som kalles for mekaniske bølger. Mekaniske bølger trenger noe å bevege seg i. Det kan være luft, vann eller faste stoffer, for eksempel tak og vegger eller bakken vi går på.

DETTE LÆRER VI OM

Informasjonsteknologi og medieproduksjon

• å utforske bølgefenomener knyttet til lyd og akustikk

I DETTE KAPITTELET LÆRER DU OM:

• egenskaper ved bølger • bølgefenomener knyttet til lyd

• akustikk

5.1 Bølger Hva er en bølge? Vi er omgitt av bølger. Vannbølger, lydbølger og lysbølger er noen eksempler. Bølger er bevegelser som gjentar seg selv. Bølger svinger opp og ned. En bølge har gjennomført det vi kaller for en svingning når den går fra en bølgetopp til neste bølgetopptopp. Bølger sprer seg i én eller flere retninger. At bølger sprer seg, er lett å se hvis du følger med på en båt som kjører på vannet. Det oppstår bølger rundt båten, og disse sprer seg utover på vannoverflaten. Vannbølger er altså svingninger som brer seg utover.

Bølgene fra båten sprer seg utover vannoverflaten.

Det finnes to hovedtyper av bølger: mekaniske bølger og elektromagnetiske bølger. I dette kapittelet skal vi konsentrere oss om lydbølger, som er mekaniske bølger. Vi skal lære mer om elektromagnetiske bølger i neste kapittel.

Bølger er svingninger som sprer seg i én eller flere retninger. Det finnes to hovedtyper av bølger: mekaniske bølger og elektromagnetiske bølger. Lydbølger er mekaniske bølger.

128

Bølgetopp, amplitude, bølgelengde, bølgefart og frekvens Det høyeste punktet på bølgen kaller vi en bølgetopp. Det laveste punktet kaller vi en bølgebunn. Amplituden er avstanden fra bølgens likevektslinje, det vil si midtpunkt, og opp til bølgetoppen, slik figuren nedenfor viser. Avstanden mellom to bølgetopper, en svingning, kaller vi bølgelengden. Farten en bølge beveger seg med, kaller vi bølgefarten. Dersom vi følger bølgetoppen til en vannbølge, vil farten denne flytter seg med, være lik bølgefarten. Frekvensen til bølgen er antallet bølgetopper som passerer et punkt per sekund. Dette er det samme som antall svingninger per sekund.

Bølgelengde (λ) Bølgetopp Amplitude Likevektslinje

Bølgebunn

Bølgefarten er avhengig av frekvensen og bølgelengden til en bølge. Sammenhengen er bølgefart = frekvens ∙ bølgelengde

Begrep

Symbol

Måleenhet

Forklaring

Bølgetopp

Det høyeste punktet på bølgen

Bølgebunn

Det laveste punktet på bølgen

Amplitude

meter

Avstanden fra likevektslinjen til bølgetoppen

Bølgelengde

̀ (lambda)

meter

Avstanden mellom to bølgetopper

Bølgefart

v eller c

m/s

Farten bølgen beveger seg med. v = bølgefart, c = bølgefarten til lyset, som er 300 000 km/s

Frekvens

Hz (s-1)

Antallet svingninger per sekund

5 • Lyd og akustikk 129

Bølger frakter energi Bølger frakter energi. Dette kjenner vi på kroppen når vi står i vannkanten på stranden og lar bølgene slå inn over oss. Denne energien vil forflytte seg videre i samme retning som bølgen beveger seg i. Energi kan forklares som det som får noe til å skje. Energi kan verken skapes eller forsvinne, men bare overføres fra en gjenstand til en annen eller gå over i andre former. Energien til en bølge er avhengig av amplituden, det vil si avstanden fra likevektslinjen til bølgetoppen. En høyere amplitude fører til at bølgen frakter med seg mer energi. Dette stemmer med opplevelsene våre fra stranden. De små bølgene merker du knapt, mens de største bølgene er så kraftige at de kan slå oss overende. Energien fra en vannbølge kan vi kjenne på kroppen.

Bølger frakter energi. Energien til en bølge er avhengig av amplituden.

HØR DEG SELV

1. 2. 3. 4.

130

Hva er forskjellen på en bølge og en svingning? Hvilke to typer bølger har vi? Hva er sammenhengen mellom bølgelengde, bølgefart og frekvens? Hva avgjør energien i en bølge?

5.2 Lydbølger Lydbølger er mekaniske bølger Lydbølger og vannbølger er eksempler på det som kalles for mekaniske bølger. Mekaniske bølger trenger noe å bevege seg i. Det kan være luft, vann eller faste stoffer, for eksempel tak og vegger eller bakken vi går på. Når vi spiller på en gitarstreng, brer bølger seg gjennom luften – ved å sette luften i bevegelse. Lydbølgene fra gitarstrengen brer seg gjennom luften.

Når vi spiller gitar, overfører vi energi fra bevegelsen i fingeren vår til strengen. Gitarstrengen begynner å bevege seg, og den treffer partiklene i luften rundt gitaren slik at de beveger seg. Denne energien, som er overført til partiklene i luften, vil forflytte seg som lydbølger som brer seg utover. Vi kan spille forsiktig på strengen. Da vil vi høre en svak lyd fra gitaren. Spiller vi hardt på strengen, blir lyden sterkere. Jo sterkere lyden er, jo mer energi overføres fra gitarstrengen via partiklene i luften og til ørene våre. Energien i lyd kan vi kjenne på kroppen akkurat som vannbølger. Hvis du har vært på en konsert med kraftige basshøyttalere, har du sikkert kjent vibrasjonene i kroppen. Hvorfor kan vi ikke høre lyd i verdensrommet?

Dersom det i et område ikke finnes noe som kan settes i bevegelse, som luft eller vann, vil heller ikke en mekanisk bølge kunne bre seg der. Et slikt område kaller vi et vakuum, og her kan du ikke høre lyd.

5 • Lyd og akustikk 131