Issuu

Jens Hviid, Peter Norrild og Martin Krabbe Sillasen

Alle elevtekster er redaktionelt bearbejdet ud fra anerkendte kriterier for faglig læsning.

ELEVBO G/

Naturens univers 8 indeholder fem overordnede temaer:     

Dine sanser Ind i kemien Energi overalt Kulstof og klima Den digitale tidsalder

FYSIK/KEMI

Fysik/kemi er et fag, der forklarer om vigtige sider af verden – fra det største i universet til det mindste hos de molekyler, vi fx selv består af. I Naturen univers møder eleverne faget på en klar, velovervejet og pædagogisk måde, der ikke bare sikrer grundlæggende kundskaber og færdigheder i faget, men som også giver fysik/kemi en moderne signatur med flere vigtige perspektiver, bl.a. med sigte mod et mere bæredygtigt samfund i fremtiden.

WEB

Til de enkelte temaer er der 1, 3 eller 4 kapitler. I alt har 8. klasse elevbogen 14 kapitler. Naturens univers består af: Elevbog Mappe med arbejdsark Lærervejledning En hjemmeside naturensunivers.alinea.dk Hjemmesiden indeholder digitale arbejdsark af forskellig sværhedsgrad. Derudover er der på hjemmesiden perspektivtekster, der demonstrer anvendelse af fysik/kemi i hverdagen, mindre supplerende tekster til de enkelte kapitler og links.

788723

041623

alinea.dk

om_9788723041623.indd 1001

Fysik/kemi · 8. klasse · Elevbog · Web

16/04/2019 11.15

Til eleven Velkommen til faget fysik/kemi og velkommen til Naturens univers 8. Indtil nu har du haft et ĂĽr med fysik/kemi. I Naturens univers 8 arbejder du videre med meget af det, som du lĂŚrte i 7. klasse. For bedre at kunne forstĂĽ indholdet og arbejdsformerne i faget kan du med fordel bruge hjemmesiden naturensunivers.alinea.dk. Her finder du links, arbejdsark og historier om anvendelse af fysik/kemi.

God fornĂ¸jelse

001-156_9788723041623.indd 1

16/04/2019 11.40

j www.

På naturensunivers.alinea.dk er der arbejdsark til de enkelte kapitler.

Du finder supplerende tekster, perspektivtekster samt relevante links på naturensunivers.alinea.dk.

Naturens Univers Elevbog/Web, 8. klasse En titel i grundsystemet Naturens Univers © Alinea Forfattere: Jens Hviid, Peter Norrild og Martin Krabbe Sillasen Redaktion: Kristian Nordholm Ekstern faglig redaktør: Peter Norrild Faglig konsulent: Lone Wulff Billedredaktør: Vibeke Sommer og Anna Hosbjerg Nordlund Design: SøstreneSandhed – Janne Rose Illustrationer/grafik: Hans Møller og Lars-Ole Nejstgaard Trykt hos Livonia Print 1. udgave, 3. oplag 2019 ISBN 978-87-23-04162-3

Webressourcer: naturensunivers.alinea.dk Kopiering fra denne bog må kun finde sted på institutioner, der har indgået aftale med Copydan Tekst & Node. Forlaget har forsøgt at indhente tilladelse hos rettighedshavere til gengivelse af tekst og billeder i denne udgivelse. Rettighedshavere, som mod forventning har krav på honorar, bedes kontakte forlaget.

Alinea støtter børn og unge Alinea er en del af Egmont, som er Danmarks største mediekoncern. Egmont har fortalt historier i over 100 år, laver film i Oscarklasse og fortæller historier gennem nyheder, bøger og magasiner. Egmont er en dansk fond, som hvert år giver næsten 100 millioner kroner til børn og unge, der har det svært. alinea.dk

001-156_9788723041623.indd 2

16/04/2019 11.40

TEMA 1

TEMA 2

TEMA 3

Kapitel 1 – Lugt og smag · 7 Kapitel 2 – Øre, lyd og toner · 15 Kapitel 3 – Øje, lys og farver · 29

Ind i kemien Kapitel 4 – Atomets opbygning og kemiske bindinger · 41 Kapitel 5 – Syre og base i dagligdagen · 51 Kapitel 6 – Kemikalier i hjemmet · 61 Kapitel 7 – Gødning og landbrug · 71

Energi overalt

Kapitel 8 – Energiformer og energiomsætning · 81

TEMA 4

Kulstof og klima

Kapitel 9 – Balancen i naturen · 91 Kapitel 10 – Kuldioxid og klimaændring · 99 Kapitel 11 – Kul, olie og olieprodukter · 107

TEMA 5

001-156_9788723041623.indd 3

Dine sanser

INDHOLD

Den digitale tidsalder Kapitel 12 – Elektromagnetisk stråling · 121 Kapitel 13 – Kommunikation · 131 Kapitel 14 – Den digitale revolution · 141 12 vigtige regler · 150 Grundstoffernes Periodesystem · 152 Stikord · 154 Fotofortegnelse · 156

16/04/2019 11.40

TEMA 1 TEMA 2 TEMA 3 TEMA 4 TEMA 5

■

vorfor kan man ikke smage noget, H når man er forkølet?

■

Hvorfor snuser hunde til alt?

■

Hvorfor har vi to ører?

■

Er støj skadelig?

■

Hvor mange farver er der på et fjernsyn?

■

Hvordan laver man parfume?

■

Hvordan virker øjet?

4 001-156_9788723041623.indd 4

16/04/2019 11.40

Dine sanser Til daglig tænker du nok ikke så meget over, hvordan du oplever din omverden. Alligevel har alle nok prøvet at forestille sig, hvordan det må være at mangle bare en af sine sanser. I naturen kan gode sanser være forskellen mellem liv og død. Det gælder fx for antiloper, gnuer og zebraer, der trues af sultne løver på den afrikanske savanne. Når vores sanseceller, i næse, mund, øre og øjne påvirkes af impulser af fysisk og kemisk art, sender de elektriske impulser til vores hjerne, som derefter bearbejder dem. Vores hørelse, syn og smags- lugtesanser er spændende eksempler på, hvordan fysik og kemi hænger sammen med biologi.

001-156_9788723041623.indd 5

16/04/2019 11.40

G ode lu

gte i kĂ¸

kkenet

6 001-156_9788723041623.indd 6

16/04/2019 11.40

Hvem kender ikke lugten af nybagt wienerbrød og pizza? Sådanne lugte sætter gang i både mundvand og forventninger. De lugte, du selv udsender, tænker du ikke altid over, medmindre du ligefrem er svedig efter badminton eller fodbold. Hvis andre i din nærhed har spist mad med hvidløg, så lugter du det straks. Omvendt kan du ikke mærke, hvis hvidløgslugten kommer fra dig selv. Både kvinder og mænd forsøger at gøre sig dejligere ved at bruge parfume, og meget parfume tilsættes oven i købet stoffer, som tiltrækker det modsatte køn. Din hund kender og elsker din kropslugt, også selv om du dækker den bag et panser af parfume. Dens lugtesans er nemlig mange tusinde gange bedre end din.

KAPITEL

Lugt og smag

I DETTE KAPITEL SKAL DU LÆRE MERE OM

Smagssansen og lugtesansen Lugtstoffer Kropslugt Parfume Parfume og andre dufte Feromoner

Hvordan laver man parfume?

Hvorfor har hunde bedre lugtesans end os?

Hvorfor kan man ikke smage maden, når man er forkølet?

001-156_9788723041623.indd 7

16/04/2019 11.40

Smagssansen og lugtesansen

DINE SANSER

Tungens smagsløg På din tunge er der ca. 9000 smagsløg, og hvert smagsløg indeholder flere forskellige slags sanseceller. Disse celler kan - lidt forenklet sagt - registrere fem smagsindtryk: sødt, surt, salt, bittert og umami. Umami er smagen af fx modne tomater, tilberedte svampe og kød. Smagen opleves, når det, vi spiser, opløses i mundvandet og kommer i kontakt med smagsløgene. Sansecellerne kan ødelægges, hvis man brænder sig på tungen, men de gendannes normalt igen inden for et par uger.

1.1 S urt, sødt, salt og bittert

Næsen Lugtesansen og smagssansen arbejder tæt sammen. Det viser sig fx, når man er forkølet. Så mister man nemlig både det meste af lugtesansen og smagssansen. Det skyldes, at forkølelsesvirus har angrebet den slimhinde i næsen, hvor de 25 millioner sanseceller sidder. Evnen til at smage forsvinder også, hvis man holder sig for næsen, når man spiser. Tilbage er nemlig kun de få smagsindtryk, tungen kan registrere. Madens smag skyldes altså først og fremmest lugtstoffer, som frigøres fra maden.

Lugtorgan Knogle (kranium) Lugteepitel med sanseceller Næsehule

Næsebor

Tunge

I næsehulen sidder der særlige sanseceller, der påvirkes af lugtstoffernes molekyler. Sansecellerne sender elektriske signaler videre til områder i den forreste del af hjernen.

Synet spiller også en rolle For at få det fulde udbytte af smag og lugt skal man også kunne se det, man spiser. Hvis man laver en smagstest af forskellige velkendte spiselige ting med bind for øjnene, vil man i mange tilfælde have svært ved at sige, hvad det er, selvom smagen og lugten fornemmes bekendt. Når

8 KAPITEL 1 001-156_9788723041623.indd 8

vi spiser, spiller alle tre sanser (smag, lugt og syn) nemlig sammen. For at få den fulde nydelse af det varme middagsmåltid skal maden både være meget varm og se lækker ud. Varme gør, at lugtstofferne lettere fordamper fra maden. Og synet af maden gør, at hjernen får mere information at arbejde med. LUGT OG SMAG

16/04/2019 11.40

1.2 Sanserne spiller sammen

Hunde Mange dyr har en lugtesans, der er langt bedre end vores. Hunden har ca. 10 gange flere sanseceller i næsehulen end os, men forsøg viser, at dens lugtesans alligevel er mange tusinde gange bedre end vores. Det betyder, at den kan registrere lugtstoffer i uhyre små mængder. Man ved også, at dens lugtesans forbedres, når den er rigtig sulten. Om hunde hører man af og til historier som denne: En familie savnede i flere dage deres sorte labrador, som var løbet bort fra familiens sommerhus. Så ringede naboen hjemme fra villavejen og fortalte, at den var løbet de 100 km hjem. Den fandt sikkert tilbage, fordi den kunne huske lugtene fra turen. På vejen til sommerhuset sad den nemlig altid med næsen ud ad det vindue, der stod på klem ved bagsædet. Hunde kan huske og genkende gæster på lugten, selv om de kun sjældent kommer på besøg. Hundes fantastiske lugtesans bruges også af politi og redningsfolk, som leder efter forsvundne personer.

Lugten er mindernes sans Lugtesansen kaldes også mindernes sans. Det skyldes, at bestemte lugtindtryk kan kalde minder frem. Det er oftest minder om gode og rare begivenheder som fx juleaften, når lugten af gran eller andesteg kommer forbi næsen. En bestemt parfume kan også fremkalde minder om vores bedstemor eller den allerførste kæreste. Forklaringen på, at lugt fremkalder minder og følelser, er, at nervecellerne i næsen står i forbindelse med centre i forhjernen, hvor vi ved, at følelser og stemninger hører hjemme.

Lugtstoffer

Narkohunde hjælper fx politiet med at opspore ulovlig hash i flypassagerers bagage.

LUGT OG SMAG

001-156_9788723041623.indd 9

Lugtstoffer er gasformige stoffer, som bevæger sig gennem luften og ind i vores næse. Nogle faste materialer som glas og sten er helt uden lugt, fordi de slet ikke kan afgive stoffer til luften. Anderledes er det med væsker, der kan fordampe. Nogle væsker har en kraftig lugt selv, fx benzin og sprit, mens rent vand ikke har nogen lugt. Men lugter du fx til vin, kaffe, te, juice og cola, skyldes lugten aromastoffer. Aromastoffer er lugtstoffer, der er opløst i vandet og som langsomt fordamper op i luften. KAPITEL 1

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

Lugt, duft og aroma – hvad hedder det? Lugter man til en blomst eller dufter man til den? Sprogligt er det mest korrekt at sige, at man lugter til en blomst, der afgiver en duft. Mange siger alligevel at de dufter til en blomst. Ordet duft bruges kun om lugte, der er behagelige. Vi vil fx aldrig finde på at sige, at en lort udsender duft, eller at der dufter af lort. Ordet aroma bruges om de lugtindtryk, vi får fra mad og drikke.

Kaffearoma – et eksempel Du har sikkert prøvet at stikke næsen ned i en pose med friskmalet kaffe. Duften eller aromaen er fantastisk og meget behagelig. Den fremkommer, når kaffebønnen ristes ved høj temperatur. Herved sker der en masse kemiske reaktioner med de stoffer, som bønnen består af, først og fremmest stivelse, proteinstoffer og fedtstoffer. Det fører til, at der dannes flere hundrede forskellige lugtstoffer. Disse stoffer har ret små molekyler, som kan fordampe og fordele sig i luften. Tilsammen giver de mange lugtstoffer kaffen dens aroma.

Lugtens gåde Det er stadig lidt af en gåde, hvorfor og hvordan lugtmolekyler påvirker vores sanseceller. Skyldes lugten molekylernes rumlige form? Eller har lugten noget at gøre med de vibrationer, der er mellem atomerne inde i molekylerne? Det er de to vigtigste hypoteser, som forskerne arbejder med. Meget tyder på, at det handler lidt om begge dele. Kemikere og biologer, der forsker i lugt og aroma, er ofte ansat i virksomheder, der producerer aroma- og parfumestoffer.

Kaffe, chokolade og brød

H er er molekylemodeller af 2 lugtstoffer med næsten ens molekyler. Det ene stof, som hedder pinanol, lugter som fyrrenåle. Det andet, som hedder pinanethiol, lugter af grapefrugt. Eneste forskel er, at oxygen (rød) i pinol er udskiftet med svovl (gul) i pinanethiol.

10 KAPITEL 1 001-156_9788723041623.indd 10

De fleste af de aromastoffer, som dannes ved kafferistningen, dannes også, når man rister kakaobønner og bager brød. Kemisk set er det nemlig nogenlunde det samme, som foregår, når stoffer som stivelse, protein og fedt i bønner og korn varmes kraftigt op. Når aromaen alligevel bliver forskellig i kaffe, chokolade og brød, skyldes det, at de mange forskellige lugtstoffer optræder i meget forskellige mængdeforhold.

1.3 Lugt og smag

LUGT OG SMAG

16/04/2019 11.40

Kropslugt Mennesker udsender hundreder af forskellige lugtstoffer, de fleste gennem svedkirtler i huden. Men der kommer også lugtstoffer fra munden og med prutterne fra endetarmen. De lugtstoffer, vi mennesker udsender, er stort set de samme, men mængden af de forskellige stoffer varierer fra menneske til menneske på samme måde som aromastofferne i forskellige kaffetyper.

1.4 F remstilling af et aromastof

Hormoner kan påvirke vores lugt Menneskers lugt kan ændre sig, alt efter hvordan man har det. Er man bange eller stresset, vil stresshormoner i kroppen bevirke, at visse stoffer kommer ud gennem huden i større mængde end sædvanligt. Det samme gælder, hvis man bliver seksuelt stimuleret. Læger uddannes også til at bruge menneskers lugt, når de skal stille en sygdomsdiagnose. Ubehandlet sukkersyge kan fx føre til, at man udskiller acetone, der lugter lidt som neglelak, der indeholder stoffet.

Bakterier og kropslugt Svedens lugtstoffer forstærkes ofte, når bakterier går i gang med at omdanne sveden til andre stoffer. Fedtstoffer i sveden omdannes fx til surt eller harskt lugtende stoffer. Et af de værst lugtende stoffer er smørsyre. Det kendes bl.a. fra sure sokker og sportstøj, der ikke bliver vasket, og fra smør, der er blevet harsk af ælde.

1.5 F ra sure sokker til ananasaroma

Kropslugten afhænger af, hvad man har spist dagen før og selvfølgelig også af, om man har cyklet i skole, er blevet vasket, og hvor længe man har gået i det samme tøj. Mennesker, vi kender godt og holder af, fx vores forældre og bedsteforældre, kender vi på den lugt, de udsender. Men vores evne til at huske og skelne forskellige menneskers lugt er ikke nær så god som hundens.

Diffusion Lugt udbreder sig hurtigt, hvis der er bevægelse i luften. Men hvis luften står helt stille, går det meget langsomt. Det skyldes, at lugtmolekylerne på deres vej frem hele tiden støder ind i luftens molekyler og derfor kastes rundt i alle retninger. Det fænomen kaldes diffusion. Det forstås bedst, når man ser på en computeranimation af fænomenet. Hvis du lægger en stærkt lugtende ost ned i en plastpose, varer det ikke længe, før lugten trænger gennem posen. Lugtstoffer opløses nemlig let i plasten og diffunderer hurtigt gennem plastfolien. Glas og metal, fx alufolie, er de eneste materialer, der kan holde lugten af en gammel ost inde.

LUGT OG SMAG

001-156_9788723041623.indd 11

KAPITEL 1

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

Parfume Oprindelig blev parfume lavet ved at trække duftstoffer ud af blomster som roser, violer og lavendler, fx med alkohol. Men man brugte også olier fra fyrrenåle og citronskaller og udtræk af vanilje, krydderurter og forskellige træers bark. I dag fremstilles alle de store parfumemærker næsten udelukkende af syntetiske duftstoffer, dvs. af stoffer, der er fremstillet kunstigt på kemiske fabrikker. De syntetiske duftstoffer er oftest helt mage til dem, naturen selv fremstiller. Ved at bruge syntetiske stoffer undgår man de mange urenheder, der typisk er i de naturlige parfumer. De nedsætter nemlig parfumens holdbarhed og gør det vanskeligt at ramme nøjagtigt den samme duft, hver gang man fremstiller den. Mange parfumer indeholder flere hundrede forskellige stoffer.

L avendelmark.

■ P arfume er en opløsning, der for-

uden sprit og vand indeholder ca. 15% duftstoffer. ■ Eau de toilette (o-dø-toalet) betyder toiletvand. Det er en opløsning, som foruden vand og sprit indeholder ca. 5% duftstoffer. ■ Eau de cologne (o-dø-kolonje) betyder egentlig vand fra Köln. Det er en opløsning, der foruden vand og sprit indeholder ca. 3% duftstoffer.

mad. Vil man undgå parfumeallergi, skal man helt undgå parfume i alle slags produkter, sæbe, creme, deodoranter osv. Hvis produktet indeholder parfume, skal det fremgå af varedeklarationen. Flere og flere fabrikanter af vaskemidler og kosmetik sælger i dag produkter helt uden parfume til gavn for mennesker, der let udvikler allergi, og som man derfor kalder allergikere.

Parfume komponeres ofte i 3 dele, som man kalder notes eller noter. De tre noter kaldes topnoten, mellemnoten og bundnoten. ■ Topnoten indeholder de flygtigste duftstoffer, som fordamper i løbet af en times tid. ■ Mellemnoten er mere holdbar og kan holde i 3-4 timer. ■ B undnoten består af duftstoffer, der ikke så let fordamper fra huden. Den kan derfor holde sig i meget længere tid, ofte hele dagen.

Allergi og parfume

Parfumesprog Parfume er ikke bare parfume. I parfumeriet bruges forskellige franske navne på produkter med forskelligt indhold af aktive duftstoffer.

12 KAPITEL 1 001-156_9788723041623.indd 12

Mange mennesker er overfølsomme for visse parfumestoffer. Det kalder man parfumeallergi. Allergien viser sig ved udslæt, kløe eller nysen. Oftest skyldes allergien naturlige duftstoffer, som vi også udsættes for på andre måder, fx i vores krydrede

P arfumeallergi kan vise sig som udslæt, der hvor man påfører parfumen.

LUGT OG SMAG

16/04/2019 11.40

Parfume og andre dufte alle vegne For et par hundrede år siden var livet i byerne præget af en stank, man næppe kan forestille sig i dag. Det var jo en tid uden renovation, moderne toiletter, rindende vand og sæbe. I baggårdene holdt man grise, køer og høns, og i rendestenen smed man sit affald, som i bedste fald blev skyllet væk ved næste regnskyl. Og en gang om ugen kørte ”natmanden” rundt med sin stinkende hestekærre gennem byen for at tømme lokumsspandene. I byens rige hjem, hvor man havde råd, kunne man dulme lugten med dyr parfume, som kom til Danmark fra Frankrig i 1700-tallet. I dag hænger vi duftpatroner i toilettet og sprayer vores rum med lugtfjerner, som bestemt ikke fjerner lugtstofferne i luften, men bare overdøver lugten af mad og gammelt vasketøj med kunstig blomsterduft. Mange mennesker designer simpelthen deres hjem og deres tøj med bestemte dufte. Se fx på hylderne med skyllemidler til brug i vaskemaskiner.

udnyttes af parfumefirmaer til at fremme salget i lufthavnens parfumebutikker.

Lugtdesign En moderne bil er indvendigt fyldt med plaststoffer, der bruges i al form for beklædning, tekstiler osv. Mange af disse stoffer afgiver en lidt ubehagelig lugt, der stammer fra urenheder, som dannes ved produktionen. For at gøre bilen lækker tilsættes plasten derfor forskellige duftstoffer, som helt overdøver den kedelige plastlugt. Mange bilfabrikker bruger meget store beløb på at finde den duft, der sælger godt. Duftdesign er lige så vigtigt ved salg af bilerne som designet af den lyd, man hører, når bildøren smækker i.

Legetøj og babyudstyr Det meste legetøj og babyudstyr er af plast i dag. Og plast kan nemt forsynes med duftstoffer, som er holdbare i ret lang tid. Behagelige dufte fremmer salget, og særlige blide parfumer bruges meget i udstyr til små børn.

Feromoner

Parfumeret luft I store internationale lufthavne med store ventilationsanlæg sender man med visse mellemrum parfumestoffer ud til lufthavnens besøgende med ventilationsluften. Da lugtesansen hurtigt sløves af en bestemt lugt, sendes parfumen ind med pauser imellem, fx hver halve time. Det

LUGT OG SMAG

001-156_9788723041623.indd 13

Mænd kan tiltrækkes af kvinders lugt og omvendt – også helt uden brug af parfume. Mænd og kvinder udsender nemlig med sveden særlige seksuelle signalstoffer, som kaldes feromoner. De udskilles i størst mængde af fedtkirtler i armhulerne og i skridtet. Feromoner opfattes ikke af de almindelige lugtceller i næsen, men af særlige lugtceller længere nede i næsehulen. I dyreverdenen er det seksuelle liv næsten 100 % knyttet til feromoner. En hunhund i løbetid kan således tiltrække en hanhund på flere kilometers afstand. Her er det lugten af feromoner, der virker – ikke udseendet.

I parfumeindustrien anvendes ofte feromoner i parfumer til kvinder og mænd. Feromonerne er ofte fremstillet syntetisk, så de kemisk set er identiske med de naturlige – eller i hvert fald ligner dem så meget, at de har samme virkning. Man har påvist, at kvinder er mest påvirkelige for de mandlige feromoner omkring ægløsning. Det er det tidspunkt i kvindens cyklus, hvor chancen for at blive gravid er størst. Kvinder kan tilsyneladende også påvirke hinanden med feromoner. Det er fx ganske almindeligt, at kvinder, der bor i samme hus, har menstruation på samme tid, fordi deres cyklusser er kommet til at gå i takt med hinanden.

1.6 Tip 10

Det vigtige i kapitel 1 er at: ■ kende til smagsløgene og deres funktion på tungen og de 4 forskellige smagsindtryk ■ kende til sansecellerne i næsen ■ vide at, lugt spiller den afgørende rolle for smagen af mad ■ kunne forklare, hvordan lugte spredes i luften ved diffusion af molekyler ■ kende til vigtige forskelle på menneskers og dyrs lugtesans ■ kende til feromoner og deres betydning for dyrs og menneskers kønsliv ■ kende til, hvordan man fremstiller og bruger parfume.

KAPITEL 1

16/04/2019 11.40

14 14

T il en ro højttale ckkoncert ka nm re, men man ka an høre fed m n også risikere usik fra de kæ at få en m høresk pestore ade.

001-156_9788723041623.indd 14

16/04/2019 11.40

Lyd dannes af svingninger, som skaber lydbølger, der går gennem luften og opfanges af øret. Lydkilden kan være et menneskes stemmebånd, et musikinstrument, en højttaler eller en maskine. Lydens styrke kan variere meget. Hvis den bliver for kraftig, kan den skade hørelsen og give varige høreskader. Lyd kan også variere i tonehøjde. Fuglefløjt indeholder fx høje toner, medens et tordenbulder består af lave toner. Lyden bevæger sig meget hurtigt, men alligevel ikke nær så hurtigt som lyset. Når vi kan høre lyde, er det, fordi vi i øret har et sanseorgan, der påvirkes af lydbølger.

KAPITEL

Øre, lyd og toner

I DETTE KAPITEL SKAL DU LÆRE MERE OM

Svingninger og bølger Lyd er svingninger Lydens fart Øret – hos mennesker og dyr Støj og høreskader Musikinstrumenter og akustik

Hvad er lyd, og hvordan kan øret opfange lyd?

001-156_9788723041623.indd 15

Hvorfor kan støj være skadelig?

16/04/2019 11.40

Svingninger og bølger

DINE SANSER

Svingninger Der er mange ting i vores omverden, der foretager svingninger. Her er nogle eksempler: en gynge på en legeplads, en lineal, der sættes i svingninger ud over en bordkant, strengene på en guitar, dit stemmebånd og en højttalermembran.

Frekvens Nogle svingninger er så langsomme, at man kan se dem, mens andre er så hurtige, at de slet ikke kan opfattes af øjet. Svingningstiden er den tid, som én svingning tager. På legepladsen kan gyngens svingningstid være et par sekunder, mens svingningstiden for svingningerne i en guitarstreng kun er et par millisekunder. Ved en svingnings frekvens forstår man, hvor mange svingninger der er på 1 sekund.

2.1 Snorpendulet 2.2 Fjederpendulet

Bølger Fra hav og sø kender vi bølger, som dannes af vinden. Bølgerne bevæger sig af sted med en vis fart, men de kan have meget forskellig størrelse. Man kan nemt lave bølger selv og undersøge disse nærmere. Hvis man tager en plastbakke med lidt vand i og bevæger en blyant hurtigt op og ned i vandet, kommer der små bølger, som bevæger sig hen over vandoverfladen. Hvis man drysser nogle få korn af hvid flamingoplast på vandet og laver forsøget igen, ser man, at de små korn bliver liggende cirka på det samme sted, mens bølgen bevæger sig fremad. Vandet flyttes altså ikke. En bølge er på den måde en slags signal gennem vandet. Hvis bølger laves med enden af en blyant, bliver de cirkelformede.

Hvis man laver forsøget med to blyanter på samme tid, kommer der ringformede bølger to steder fra. Når bølgerne mødes, passerer de let gennem hinanden uden at blive forstyrret. Når bølgerne rammer kanten på plastbakken, bliver de kastet tilbage, men er så også blevet lidt svagere.

D et er nemt at lave bølgeforsøg med en bakke med vand i.

2.3 F orsøg med bølger

D enne stemmegaffel laver en tone med frekvensen 440 Hz

Amplitude Ved en svingnings amplitude forstås, hvor kraftig svingningen er. Når man skruer op for lyden på en radio, svinger membranen i højttaleren fx kraftigere frem og tilbage, end når man spiller med lav lydstyrke. Du kan lære mere om frekvens og amplitude med forsøg i laboratoriet.

16 KAPITEL 2 001-156_9788723041623.indd 16

ØRE, LYD OG TONER

16/04/2019 11.40

Man kan også vise bølger på en anden måde i laboratoriet. Med en meget lang fjeder med store spiraler, en såkaldt Slinky-fjeder, kan man let frembringe bølger.

Lyd er svingninger

Tværbølger En elev holder fast i den ene ende af fjederen, mens den anden elev bevæger fjederen i store bevægelser fra side til side. De store buer, som fjederen laver, viser bølgerne. Da bevægelsen går fra side til side, på tværs af fjederen, kaldes de tværbølger. En svingning går fra én bølgetop til den næste. Afstanden mellem toppene kaldes en bølgelængde. Bølgelængde

B ølgelængde vist på tværbølger.

Længdebølger Fjederen kan også bevæges hurtigt frem og tilbage i fjederens retning. Nu ses nogle steder, hvor fjedervindingerne ligger tæt, og nogle steder, hvor de ligger mere spredt. Man kalder dem for fortætninger og fortyndinger. Den slags bølger kaldes længdebølger. En bølgelængde er her afstanden mellem to fortætninger. Hvis bevægelsen af Slinky-fjederen er voldsom, får man store udsving – der er stor amplitude. Hvis man svinger fjederen hurtigt, får man en højere frekvens.

ØRE, LYD OG TONER

001-156_9788723041623.indd 17

Når man sætter en genstand i tilpas hurtige svingninger, opstår der en lyd, der kan høres som en tone. Man kan vise det med en svingende lineal eller en stram elastik. Det er også svingninger i strengene på en guitar, der frembringer tonerne fra den. 1

Når man holder stemmegaflen mellem to fingre og slår dens ben let mod bordet, sættes de i svingninger, og der dannes en tone. Svingningen er så hurtig, at man ikke kan se den, men hvis man berører stemmegaflens ben let, kan man føle, at de vibrerer. Man kan også holde ét af benene mod overfladen i en skål med vand. Så dannes der små bølger 1 2 på vandoverfladen.

Stemmegaflen I fysiklaboratoriet kan vi bruge en stemmegaffel til at undersøge lyden nærmere. En stemmegaffel er et lille instrument, der kan frembringe én bestemt tone. Man kan herved bruge den, når man skal stemme strengene på et klaver, en guitar eller en violin.

L ængdebølger i slinky-fjeder.

KAPITEL 2

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

Slinky-fjederen som en model

Lydstyrke

Når man skal forklare, hvorfor stemmegaflens svingninger danner en lyd, kan vi bruge Slinky-fjederen, som er brugt til forsøg tidligere. Fjederen kan betragtes som en meget grov model af luft. Når fjederen bevæges hurtigt fremad, kommer fjederspiralerne til at ligge tættere sammen. Det svarer det til, at luftens molekyler skubbes sammen. Man kalder det ”fortætninger”. Når fjederen bevæges tilbage, vil fjederspiralerne ligge mere spredt. Det svarer til, at luftens molekyler spredes mere. Man kalder det ”fortyndinger”. Når fjederen bevæges hurtigt frem og tilbage, dannes skiftevis fortætninger og fortyndinger. Så er der tale om længdebølger.

Lyd er altså en bølgebevægelse i luftens molekyler. Jo mere luft, der sættes i bevægelse, jo kraftigere er lyden. Det kan man vise med en stemmegaffel. Stemmegaflens svingninger går også gennem dens basis, dvs. det sted, hvor man holder den. Hvis den holdes mod bordet, bliver lyden kraftigere. Dette kan forklares med, at der nu er en større flade, der svinger. Dermed sættes mere luft i bevægelse, så lydstyrken bliver større. Lydstyrke måles med en støjmåler. Lydstyrke måles i decibel (dB). En ændring i lydstyrken på 3 dB svarer til en fordobling af lydstyrken, og en ændring på 10 dB svarer til en 10-dobling af lydstyrken. I et almindeligt klasselokale, hvor eleverne arbejder roligt, vil der måske være en lydstyrke på 60 dB. Hvis nogle så rejser sig op eller begynder at tale stille sammen, vil lydstyrken nemt stige til 70 dB. Et menneske vil dog ikke opfatte lydniveauet som 10 gange stærkere.

F ortætninger og fortyndinger i en Slinky-fjeder.

2.4 F orsøg med stemmegaffel og lyd

Frekvens og tone Hvis man ændrer på svingningernes hastighed, ændres tonens højde. Man kan nemt prøve det med en svingende lineal ud over bordkanten. Jo kortere det svingende stykke er, des højere bliver tonen. Frekvens er et udtryk for antal svingninger pr. sekund. Hvis frekvensen er lav, er Høj frekvens

160 Skud med kraftig ammunition 150 140 130

Højeste niveau i en orkestergrav. Højeste niveau ved udendørs rockkoncert Smertegrænse

120 110

Ipad ved fuld styrke Klassisk violinkoncert

100 Musikanlæg 90 Tung lastbil 80

Hårtørrer

70 60 Almindelig samtale 50 Dæmpet samtale 40 30 Fuglekvidder og hvisken 20 10 Svag raslen af blade 0

D ette diagram viser eksempler på forskellige lydniveauer. Grænsen for arbejdsstøj uden høreværn er 85 dB.

det en dyb tone. Hvis frekvensen er høj, er det en høj tone. Frekvens beskriver tonens højde. Frekvens måles i hertz (Hz). En almindelig guitar har seks strenge. De tykkeste strenge svinger ikke så hurtigt, og de har en dyb tone, altså en lav frekvens. De tynde strenge svinger hurtigere, og de har en høj tone, altså en høj frekvens. Når man med en finger på guitarens gribebræt ændrer på strengens længde, ændrer man også strengens tone eller frekvens. E ksempel på lav og høj frekvens.

Lav frekvens

18 KAPITEL 2 001-156_9788723041623.indd 18

ØRE, LYD OG TONER

16/04/2019 11.40

Høreområdet

Tonegenerator

Øvre høregrænse

120 Lydstyrke i decibel (dB)

På en tonegenerator kan man lave lyd, og man kan ændre både på lydens frekvens og dens styrke. En tonegenerator kan lave svingninger mellem 0,1 Hz og helt op til 100.000 Hz.

140

100 80

Musik

Telefonstemme

Tale

40 20 0 Nedre høregrænse

100

500 1000 Frekvens i hertz (Hz)

2000

20000

D et menneskelige øre kan høre lyde mellem 20 Hz og 20.000 Hz. Øret er dog mest følsomt for lyde omkring 4000 Hz.

Lydens fart

Tonegenerator.

Hvis tonegeneratoren sættes til 1 Hz, vil man kunne se membranen i højttaleren bevæge sig frem og tilbage én gang i sekundet. Man vil dog ikke kunne høre nogen lyd. Det menneskelige øre kan nemlig ikke høre lyde med så lav frekvens. Først når tonegeneratoren sættes til fx 30 Hz, kan man høre en dyb, brummende lyd. Når der drejes på tonegeneratorens frekvensknap, bliver tonen højere og højere. Til sidst kan man ikke høre tonen længere. Det sker et sted mellem 10.000 og 20.000 Hz.

Hvis man ser et fly højt oppe i luften, kan man prøve at lytte til, hvor lyden kommer fra. Man vil så opdage, at den kommer fra et sted bag ved flyet. Forklaringen er, at det tager nogle sekunder for lyden fra flyets motorer at rejse flere kilometer ned til jorden. Imens er flyet fløjet et godt stykke længere frem.

Måling af lydens fart Man kan måle lydens fart på forskellige måder. På sportspladsen kan laves et enkelt forsøg. Opmål en af-

stand på fx 200 m ved hjælp af målehjul eller cykelcomputer. En person stiller sig i den ene ende og klapper to stykker træ hårdt sammen over hovedet. I den anden ende måles tiden, der går, inden lyden når frem, med et stopur, fx i en mobiltelefon. Metoden er ikke ret nøjagtig, men den giver et groft indtryk af, hvor hurtig lyden er. afstanden (m) Lydens fart = tid (sek)

Resonans Under forsøg med tonegeneratoren vil man måske høre, at nogle ting i omgivelserne begynder ”at svinge med” ved bestemte frekvenser. Det gør, at lyden forstærkes en smule. Man kalder fænomenet resonans.

2.5 L ydstyrke og frekvens

2.6 Tonegeneratoren L yden fra oven.

ØRE, LYD OG TONER

001-156_9788723041623.indd 19

KAPITEL 2

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

Hvis der i fysiklokalet findes en elektronisk tæller, kan man bruge den til en mere præcis måling af lydens fart, da den kan måle med en nøjagtighed på 0,00001 sekund. Man vil finde ud af, at lydens fart i luft er ca. 340 m/s. Man kan på samme måde også bestemme lydens fart i andre materialer.

200 m

1 2

Eksempler på lydbølgers fart: Materiale

Lydbølgens fart (m/s)

Atmosfærisk o luft (20 C)

340

Kuldioxid

270 o

Vand (20 C)

1.482

Beton

5.250

Det ses af skemaet, at lyden går meget hurtigere gennem væsker og faste stoffer end gennem luft. At lyd kan gå gennem vand, kender man fra svømmehallen, når man dykker ned under vandet. Lyden dæmpes dog meget, når den skal gå fra luft til vand.

1 mete

N år lydsignalet passerer mikrofon 2, startes tælleren. Når lyden når mikrofon 1, stoppes tælleren. Ud fra den målte tid kan lydens fart beregnes.

2.7 Lydens fart

L yden gennem vand.

Rockkoncerter og lydanlæg Når man hører musik fra et orkester i et mindre lokale, vil lyden nå frem til tilhørerne på brøkdele af et sekund. Men ved gigantiske koncerter, hvor der kan være langt mellem orkestret og publikum, er der et problem. Hvis man fx sidder 170 meter fra scenen, vil et slag fra trommen høres ½ sekund senere. Lydteknikerne er derfor nødt til at ”forsinke” lyden fra de højttalere, der vil være stillet op blandt det publikum, som sidder langt fra scenen. Man siger, at man laver ”delay” (forsinkelse) på lyden. På den måde sikrer man, at lyden fra højttaleren og direkte fra scenen når frem med den samme forsinkelse. Uden denne teknik kommer koncerten til at lyde forfærdeligt.

20 KAPITEL 2 001-156_9788723041623.indd 20

R ockkoncert med delay.

ØRE, LYD OG TONER

16/04/2019 11.40

Trommehinde

Øret – hos mennesker og dyr

Hammer, Ambolt, Stigbøjle Buegangene Sneglen

Labyrinten

Nerveudgange

Ydre øre

Øregang

Mellemøre Eustakiske rør Ø rets opbygning.

Når vi kan høre lyde, skyldes det, at vi inde i øret har et sanseorgan, der kan registrere lyden. Øret er udformet, så det kan opfange de lydbølger, der går gennem luften. Nogle dyr har en meget bedre hørelse end mennesket, og mange dyr kan dreje øret i retning af lyden.

Menneskets øre Det eneste, man kan se af øret, er det ydre øre, der virker som en tragt for lyden. Lydbølgerne går videre gennem øregangen til trommehinden, som sættes i svingninger. Disse svingninger går via tre små knogler i mellemøret, hammer, ambolt og stigbøjle, til høresneglen i det indre øre. Sneglen er fyldt med væske, som også kommer i svingninger. Inde i sneglen sidder der nogle mikroskopiske små sansehår, der sættes i bevægelse af svingningerne. Sansehårene omformer svingningerne til elektriske signaler, der gennem hørenerven når frem til hjernen. Da trommehinden er en tynd elastisk membran, skal der være samme tryk på begge sider af den, ellers vil den bule indad eller udad. Det kan man fx mærke i en flyvemaskine, hvor lufttrykket i kabinen er lavere.

ØRE, LYD OG TONER

001-156_9788723041623.indd 21

Det giver såkaldte propper i ørerne. Trykket mellem øregangen og mellemøret udlignes via det eustakiske rør, som går fra øret til næsehulen. Det er derfor en god idé at gabe eller synke, så der kan komme lidt luft gennem det eustakiske rør. Se side 114 i 7. klasse-elevbogen.

Det indre øre indeholder også 3 buegange, som danner vort ligevægtsorgan. Væske i de tre buer giver via nerveceller besked til hjernen, om man bøjer sig forover, til siden eller drejer rundt om sig selv.

Dopplereffekt Når en ambulance nærmer sig med høj fart og passerer en lyttende person på fortovet, ændrer sirenens tonehøjde sig. På vej mod personen er tonen høj, når den er passeret, falder tonehøjden. Fænomenet kaldes dopplereffekten. Det kan forklares med tegningen hvor ambulancen er på vej væk fra person A og hen imod person B.

KAPITEL 2

16/04/2019 11.40

125 250 500 1000 2000 4000 8000 • Hz • • • • •• 0 • • • 10

DINE SANSER

To ører – hvorfor? Vores to ører gør os i stand til at retningsbestemme en lyd. Den lille tidsforskel, der er mellem, at en lydbølge kommer til højre og til venstre øre, gør, at vi kan sige, fra hvilken retning lyden kommer. Vores hjerne kan opfatte tidsforskelle fra højre og venstre øre helt ned til 6 milliontedele af et sekund.

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Audiogram for en 7 årig

dreng med normal hørelse.

Lydkilde

125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz 0

Lydbølgerne kommer først til højre øre, og en brøkdel af et sekund senere til venstre øre.

• •

Mange dyr kan udnytte evnen til at bestemme retning endnu bedre end mennesket. Det gælder både for dyr, der skal passe på eventuelle fjender, og for dyr, der skal bestemme, hvor et bytte opholder sig.

Et audiogram Hos skolelægen eller sundhedsplejersken får elever testet, om de har en normal hørelse, eller om de har hørenedsættelse eller en høreskade.

•• ••

Man bruger en metode, der kaldes audiometri. I et lydisoleret rum får man hovedtelefoner på. Ved bestemte frekvenser i området 125-8000 Hz bestemmes styrken af den svageste lyd, som kan opfattes. Man laver undersøgelsen for hvert øre, og resultaterne optegnes i et audiogram. Det er ikke alle frekvenser, man hører lige godt, selv om man har normal hørelse. Øret er mest følsomt for lyde med frekvenser på 1000-4000 Hz. Hvis man har en hørenedsættelse på det ene øre, vil kurven for dette øre ligge lavere end normalt. Hvis man har en høreskade efter et højt brag, fx fyrværkeri, vil kurven have et dyk ud for en enkelt frekvens.

• •

40 50

• •

60 70 80 90 100

"Normalt" audiogram for en

kvinde på 67 år. 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz • • • 0 • • • •• 10 20 30 40 50 •

60 70 80 90 100

Audiogrammet viser ”skud-

skade” for en dreng på 13 år. Hørelsen på det ene øre er meget dårlig ved frekvensen 6000 Hz.

Dyr med specielle ører Sløruglen har en helt speciel evne til at retningsbestemme lyd. Dens hoved og kranium er ret skævt, så det ene øre vender opad og det andet nedad. Det gør sløruglen særlig god til at bestemme, hvor en lyd kommer fra, både vandret og lodret. Den kan derfor bestemme retningen til en mus, der pusler i skovbundens blade, selvom det er helt mørkt.

22 KAPITEL 2 001-156_9788723041623.indd 22

ØRE, LYD OG TONER

16/04/2019 11.40

Flagermus og ultralyd Flagermus er små flyvende pattedyr, der er mest aktive om natten, hvor de ikke kan udnytte deres syn. De har til gengæld en meget specialiseret hørelse. De udsender ultralyde, som er lyde med så høj frekvens, at det ligger uden for vores høreområde. Når disse lyde rammer en genstand, fx et insekt, tilbagekastes (reflekteres) noget af den udsendte lyd til flagermusens store ører. Lynhurtigt bestemmer den dermed retning og afstand til insektet, som den flyver hen og fanger.

de små sansehår i høresneglen rives itu, og de kan ikke vokse ud igen. Der er fastsat regler for, hvor megen støj man må udsættes for på en arbejdsplads. Hvis støjen vedvarende er på 85 dB eller derover, har man pligt til at bære høreværn. Et høreværn vil, afhængigt af kvalitet, dæmpe støjen 15-30 dB.

2.8 Undersøg øret 2.9 Forsøg med hørelsen

Støj og høreskader Hvor kraftig lyd kan man tåle? Når øret udsættes for meget kraftige lyde, kan man få midlertidig eller varig hørenedsættelse. Hvis man hører høj musik fx til en koncert eller på diskotek, vil nogle små muskler i mellemøret strammes, så der ikke overføres så kraftige vibrationer

til høresneglen. Man vil derfor et stykke tid efter koncerten have en dårligere hørelse og føle sig træt i ørerne. Hvis øret udsættes for lydstyrker over 100 dB, kan hørelsen tage varig skade. Det skyldes, at lydimpulserne i øret bliver så kraftige, at nogle af

På et diskotek bliver man udsat for meget kraftige lyde, der måske kan skade hørelsen.

ØRE, LYD OG TONER

001-156_9788723041623.indd 23

Hovedtelefoner og ørepropper Man kan også udsætte sin hørelse for kraftig påvirkning, hvis man hører høj musik i hovedtelefoner eller ørepropper. Selv om de ikke giver særlig meget lyd fra sig, sidder de jo helt tæt ved øret, hvor lydtrykket kan blive meget stort – nemt over 100 dB. Man risikerer at få høreskader, hvis iPod’en er skruet for højt op.

KAPITEL 2

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

Beskyt ørerne!

Høreapparater

Mennesker, der selv spiller musik eller arbejder som lydteknikere, har som oftest nogle specielle høreværn, der kan sættes ind i øret. De dæmper lyden et bestemt antal decibel, og de gør det jævnt for både dybe og høje toner. Hvis man spiller et instrument, skal man selvfølgelig kunne høre, hvad de andre spiller, men man skal undgå, at lyden bliver for kraftig. Sådanne høreværn støbes, så de passer helt præcis til ørerne, og de er ret kostbare. Men det er bedre at bruge penge på beskyttelse af hørelsen end at få hørenedsættelse eller hørelidelsen tinnitus senere i livet.

Mange mennesker får med alderen en hørenedsættelse, så de hører dårligere. Hørenedsættelsen kan også skyldes en medfødt høreskade eller en sygdom i øret. Mennesker med hørenedsættelse kan efter undersøgelse af deres høreevne hos ørelægen få et høreapparat. Det er et lille elektronisk apparat, der består af en mikrofon, en forstærker og en højttaler. I dag er høreapparater så små, at de kan anbringes direkte i øregangen som en lille prop.

Specielle høreværn.

Høreapparatet forstærker lydsignalet, som sendes til trommehinden, og personen vil dermed bedre kunne høre lyde, der ikke er ret kraftige. Høreapparatet forstærker særligt de lyd-frekvenser, som udsendes, når vi taler. Tidligere sad elektronikken til høreapparatet i en lille dåse bag øret. I dag kan man få høreapparater, hvor alle dele er så små, at hele høreapparatet kan sidde direkte i øret.

Tinnitus Hvis man har været udsat for kraftige støjpåvirkninger, kan man få en hørelidelse, der kaldes tinnitus, som på dansk oversættes til øresusen. Hvis man lider af tinnitus, oplever man, at der er en konstant ringen, kimen eller susen for ørerne, selv om der faktisk er helt stille. Det kan være meget belastende at lide af tinnitus, og man kan oftest ikke helbrede denne lidelse. Mange musikere lider af tinnitus, da det tidligere ikke var ret almindeligt at bruge hørepropper.

24 KAPITEL 2 001-156_9788723041623.indd 24

E t høreapparat er i dag meget lille og fylder så lidt, at man knap lægger mærke til det. Højtaleren sidder ofte i øregangen. Mikrofon og forstærker sidder bag øret. ØRE, LYD OG TONER

16/04/2019 11.40

Støjdæmpning og lydisolering Når man bygger huse i dag, gør man meget ud af, at lydene ikke fordeler sig fra ét rum til et andet. Man bruger fx bygningsmaterialer, der absorberer (opsuger) lyden i stedet for at lede den videre. På en skole vil det fx være generende, hvis man kan høre alt, hvad der foregår i klassen ved siden af. Det er også vigtigt at dæmpe tilbagekastningen af lyd fra vægge, gulv, loft og møbler i de rum, vi opholder os i. Bløde materialer på gulv, møbler og loft opsuger lyden bedre end hårde, der bare kaster den tilbage. I rum med udelukkende hårde materialer er lydmiljøet meget ubehageligt og rungende. Man kan fx nemt høre forskel, hvis man har været i en stue før og efter, at tæpper, møbler, reoler og billeder er kommet på plads. Bygningsingeniører og arkitekter benytter deres viden om bygningsakustik, når en bygning skal opføres eller ombygges. Ordet akustik betyder læren om lyd.

Rumklang Når man kommer ind i en stor kirke, oplever man, at der er en speciel rumklang. Det skyldes den store loftshøjde og de nøgne vægge, som lyden kastes tilbage fra. I en kirke, der bl.a. er beregnet til orgelmusik og salmesang, kan det lyde flot med denne specielle akustik. Man taler om, at kirkerum har lang efterklangstid. Efterklangstiden kan fx vurderes ved at klappe i hænderne. Hvis lyden er ret længe om at vende tilbage, er efterklangstiden lang.

ØRE, LYD OG TONER

001-156_9788723041623.indd 25

KAPITEL 2

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

I lydstudier, hvor der skal optages musik, er væggene beklædt med helt specielle akustiske plader, der ofte kan justeres og udskiftes, så efterklangen passer til den musik, der skal spilles. Nogle gange bruger man lydstudier helt uden efterklang, hvor vægge, gulv og loft kan opsuge næsten al lyd.

2.10 Støjmåling 2.11 Støjdæmpning

Musikinstrumenter Musikinstrumenter udsender lyd, som kan blive til musik. Musikinstrumenter kan være strengeinstrumenter som fx en guitar eller en violin. Det kan også være blæseinstrumenter som fx en fløjte eller en trompet. Endelig kan det være slagtøjsinstrumenter som fx xylofon eller trommer. Fælles for musikinstrumenter er, at de kan spille toner med forskellig tonehøjde og forskellig styrke.

Toneskalaen Stemmegaflen er ikke et musikinstrument. Den kan kun danne én tone – typisk tonen A med frekvensen 440 Hz. Et klaver stemmes normalt

26 KAPITEL 2 001-156_9788723041623.indd 26

af en professionel klaverstemmer, der ud fra stemmegaflens A-tone stemmer alle de andre strenge, så tonerne lyder rigtigt. Vi har en toneskala med 7 trin, dvs. tonerne C – D – E – F – G – A – H – C. Det kalder man en oktav. Hver gang, man går en oktav op, fordobles frekvensen. Tonen A er på 220 Hz, den næste oktavs A-tone dvs. A1 er på 440 Hz og den næste igen 880 Hz. Når man halverer længden på en guitarstreng ved at holde den mod de metalbånd, der går på tværs af gribebrættet, fordobles frekvensen. Det er samme tone, blot en oktav højere.

ØRE, LYD OG TONER

16/04/2019 11.40

Hvis der måles på lyden fra stemmegaflen, er billedet en kurve med bløde buer. Hvis man spiller samme tone fra forskellige musikinstrumenter, ser billederne anderledes ud. Man kan også undersøge lydbilledet fra tonegeneratoren, og hvordan det ændrer sig, når frekvens og tonestyrke ændres.

D E

Frekvens i Hz 600 500 300 200

264

297

330

396

352

100 0

Lydbilleder To musikinstrumenter, der spiller den samme tone, lyder forskelligt. Forskellen i lyden skyldes, at alle instrumenter foruden tonen også udsender nogle andre toner, som kaldes overtoner. De er med til at give instrumentet sin specielle klangfarve. Man kan fx sagtens høre, om tonen udsendes af en guitar, et klaver, en fløjte eller en trompet. Man taler også om, at hvert instrument har sit bestemte overtonemønster.

440

495

528

“Kammertonen”

400

Skal man lave helt rene toner, uden overtoner, skal man bruge en tonegenerator som den, man fx har i fysik/kemilokalet. Man kan ”vise” forskellen på lyden fra forskellige musikinstrumenter ved at lave lydbilleder. Lyden, fx en bestemt tone, optages med en mikrofon, som er sluttet til et særligt udstyr, der kaldes en datalogger. Dataloggeren laver herefter et ”billede” på en computerskærm. Billedet viser, hvordan lyden svinger.

2.12 Lydbilleder 2.13 Tip 10

Det vigtige i kapitel 2 er at: ■ kunne forklare lyd som svingninger i luften ■ k unne forklare, begreber som svingning, svingningstid og frekvens med forskellige eksempler fra dagligdagen ■ k ende lydens fart og give eksempler på, hvordan man

Amplitude

kan opleve lydens fart og forsinkelse i hverdagen ■ kende til sammenhængen mellem frekvens og tone ■ kunne forklare, hvordan øret 0

0,0020

opfanger lyd og omdanner

0,0040

trykbølger i luften til elektriske

Tid(s)

L ydbilleder. Her ses hvordan lydstyrken fra en lydkilde ændres på brøkdele af millisekunder.

signaler ■ kende til enheden for støj, dB, og vide, hvorfor støj er skadeligt for hørelsen

Amplitude

■ kende til, hvordan forskellige musikinstrumenter laver lyd ■ kunne give eksempler på hvordan man kan få beskadiget sin hørelse ■ kende til, hvordan forskellige 0

2000

4000

6000

8000

10000

Frekvens(Hz)

dyr orienterer sig ved hjælp af høresansen.

L ydbillede: En lydkilde kan udsende mange forskellige frekvenser samtidig.

ØRE, LYD OG TONER

001-156_9788723041623.indd 27

KAPITEL 2

16/04/2019 11.40

Solned

gangen

s farve

28 001-156_9788723041623.indd 28

16/04/2019 11.40

Mennesker har et meget veludviklet syn, hvis vi sammenligner os med dyr. Til gengæld har mange dyr udviklet de øvrige sanser langt bedre, fx lugtesansen og høresansen. Noget af forklaringen herpå er, at vores øjne spiller sammen med en hjerne, der er god til at fortolke de signaler, der kommer fra øjnene. Samspillet mellem øjne og hjerne gør os fx i stand til at bruge informationer fra tekst og billeder, til at nyde den smukke solnedgang og til at sætte farver smukt sammen på vores værelse og vores tøj.

KAPITEL

Øje, lys og farver

I DETTE KAPITEL SKAL DU LÆRE MERE OM

Lys er bølger Hvidt lys består af mange farver Øjet Lys, linser og spejle Vores farvesyn Farver på ting

Hvordan virker øjet?

Hvorfor bliver solen rød, når den går ned?

Hvad er farver?

001-156_9788723041623.indd 29

16/04/2019 11.40

DINE SANSER

Lys er bølger Lys er en form for stråling i nær familie med andre slags stråling, som kendes fra dagligdagen. Det gælder fx den varmestråling, man kan mærke i nærheden af en radiator, den radiostråling, vi modtager på vores mobiltelefon, og de stråler, der bruges, når man skal røntgenfotograferes på hospitalet. Stråling af disse typer kaldes med en fælles betegnelse for elektromagnetisk stråling.

Fælles egenskaber Al elektromagnetisk stråling udbreder sig i rummet som bølger, der kaldes elektromagnetiske bølger. Fælles for disse er: ■ Strålerne udbreder sig efter rette linjer. ■ De udbreder sig med ca. 300.000 kilometer pr. sekund (lysets fart). Lys er derfor ca. 1 sekund om at nå fra Månen til Jorden og ca. 8 minutter om at nå fra Solen til Jorden. ■ De kan have meget forskellige bølgelængder.

L yset fra lampen sendes gennem en smal spalte og derefter ind i prismet. På skærmen ses, hvordan det hvide lys er blevet skilt ud i alle spektrets farver.

Hvidt lys er i virkeligheden en blanding af lys med forskellige farver. Prismet laver nemlig ikke om på lyset, men afbøjer det lidt forskelligt afhængigt af lysets farve. Det blå lys, som har den korteste bølgelængde, afbøjes mest, og det røde lys, som har den længste bølgelængde, afbøjes mindst. Bølgelængder for lys angiver man i nm (nano-meter). -9 1 nm = 10 m = 0,000000001 meter.

3.1 Farvespredning

L Udbredelsesretning

E lektromagnetisk stråling udbreder sig i rette linjer og som bølger. På bølgen angiver L bølgelængden for strålingen.

Hvidt lys består af mange farver Sender man et smalt bundt hvidt lys fra solen eller en lampe gennem et glasprisme, sorterer prismet lyset i forskellige farver som vist på fotografiet. Vi får derved lavet et såkaldt spektrum med farver fra blåt i den ene ende over grøn og gul til rødt i den anden ende.

30 KAPITEL 3

001-156_9788723041623.indd 30

Det synlige spektrum Vores øje kan se lys med bølgelængder mellem ca. 400 nm (blåt) til ca. 730 nm (rødt). Det er det område,

vi kalder det synlige spektrum (VIS). Bølgelængder, der ligger uden for dette område, kan øjet ikke registrere. Forlænger vi spektret uden for det synlige område, kommer vi ud i UV-området og IR-området. ■ VIS = synligt lys

Visual (engelsk) = synlig. ■ UV = ultraviolet stråling

(usynlig). ■ IR = infrarød stråling (varmestråling). På figuren nedenfor kan du se, at det synlige spektrum kun udgør en meget lille del af hele det elektromagnetiske spektrum. I den kortbølgede ende har vi fx de farlige gamma- og røntgenstråler, og i den langbølgede ende har vi de fredelige radiobølger.

Det elektromagnetiske spektrum

Korte bølger Gammastråler

Lange bølger Røntgenstråler

U V C

U V B

U V A

Infrarød

Mikrobølger

Radiobølger

Bølgelængde i meter Synligt lys VIS

400 Bølgelængde i nanometer

500

600

700 nm

ØJE, LYS OG FARVER

16/04/2019 11.40

Brun af solen

Stave og tappe

Det er UV-stråler fra solen, der gør os brune. UV-stråling deles op i UVA, UVB og UVC efter strålingens bølgelængde. ■ UVA fra solen eller et solarium bruner vores hud. ■ UVB gør os brune, men skolder også nemt vores hud. UVB findes i stor mængde i sollyset om foråret og tidligt på sommeren, hvor man skal være ekstra forsigtig med solbadning. ■ UVC-stråling er ekstremt farlig. De bremses normalt af stoffer i atmosfæren. Lamper med UVC-stråling bruges fx til at dræbe virus, bakterier og skimmelsvampe om natten i lokaler, hvor der laves fødevarer om dagen. Kræftens Bekæmpelse opfordrer især unge til at være meget forsigtige med solbadning og brug af solarier, da for meget UV-stråling kan fremkalde kræft i huden senere i livet. UV-stråling er også meget skadelig for øjnene. Solbriller og solcreme indeholder stoffer, der bremser noget af UV-strålingen.

Nethinden har forskellige slags lysfølsomme celler, som kaldes stave og tappe. Nethinden har ca. 130 millioner stave og ca. 7 millioner tappe. Stavene er de mest lysfølsomme. De giver os synsevne – også når lyset er svagt, men ingen farvesans. Tappene er mindre lysfølsomme, men giver os til gengæld farvesans. Tappene findes i 3 forskellige typer, der giver os følsomhed for henholdsvis rødt, grønt og blåt lys. Derfor kalder man også tappene for R, G, og B-tappe.

Nethinde

Stave og tappe

3.2 Test din sollotion

Øjet Øjet er et meget spændende organ. Lyset, der kommer ind i øjet, passerer hornhinden og linsen, før det går videre gennem glaslegemet, der er en klar vandig opløsning. På øjets indre bagvæg, som kaldes nethinden, rammer lyset en masse lysfølsomme celler. Disse celler sender via nerve-

tråde signaler til hjernen. Nervetrådene forlader øjet et sted på nethinden, som kaldes den blinde plet, hvor de samles til et større bundt, som kaldes synsnerven. Betegnelsen den blinde plet skyldes, at der i det område af nethinden ikke er nogen lysfølsomme celler.

Øjelåg

U dsnit af nethinden med stave og tappe. Tappene er farvelagt for at vise, at der er tre forskellige slags, som er følsomme for henholdsvis rødt, grønt og blåt lys.

Farverne forsvinder med lyset

Regnbuehinde "Blinde plet"

Pupil Linse

Hornhinde

Synsnerve Glaslegeme

I lavt lys, fx i skumringen før det bliver helt mørkt, mister vi vores farvesyn. Farvetappene i vores øje skal nemlig have en vis mængde lys for at kunne give hjernen signaler. Denne egenskab ved vores syn har været kendt meget længe og forklarer det gamle udtryk: ”I mørke er alle katte grå”.

Nethinde Årehinde Senehinde (det hvide i øjet)

ØJE, LYS OG FARVER

001-156_9788723041623.indd 31

KAPITEL 3

16/04/2019 11.40

Jens Hviid, Peter Norrild og Martin Krabbe Sillasen

Alle elevtekster er redaktionelt bearbejdet ud fra anerkendte kriterier for faglig læsning.

ELEVBO G/

Naturens univers 8 indeholder fem overordnede temaer:     

Dine sanser Ind i kemien Energi overalt Kulstof og klima Den digitale tidsalder

FYSIK/KEMI

WEB

788723

041623

alinea.dk

om_9788723041623.indd 1001

Fysik/kemi · 8. klasse · Elevbog · Web

16/04/2019 11.15