NE Teknik 4–6 | Gratis läsning terminen ut

NE Nationalencyklopedin AB

Ångbåtsbron 1, 211 20 Malmö redaktionen@ne.se www.ne.se

© NE Nationalencyklopedin AB 2023

Författare: Johan Warell, Rikard Ask och Peter Lindström

Läromedelsutvecklare: Jesper Sörensson

Redaktör: Johan Warell

Bildredaktörer: Martina Eriksson och Johan Warell

Illustratör: Elin Jonsson

Infografik: Erik Nylund

Grafisk formgivare: Jens Klaive

Grafisk produktion: Arvid Gruvö Wärle och Ellen Rönn

Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal, är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman, t.ex. kommun, eller Bonus Copyright Access. De flesta skolor och högskolor har avtal med Bonus Copyright Access och har därigenom viss kopieringsrätt. Det är lärarens skyldighet att kontrollera att skolan har ett giltigt kopieringsavtal med Bonus Copyright Access. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter och fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till rättsinnehavaren.

Tryckt hos Print Best i Estland

Första upplagan, första tryckningen

ISBN 978-91-88423-87-0

Innehåll

Förord

Tekniken har skapats av människan för att förenkla vardagen och göra livet roligare. Teknik finns överallt i hemmet och i samhället och utvecklingen går i rasande takt. Genom att använda tekniken på rätt sätt kan vi ställa om till en hållbar utveckling där produkternas miljöpåverkan blir så liten som möjligt och naturens resurser används på bästa sätt.

I den här boken får du lära dig hur tekniska saker och system fungerar. Du får också lära dig grunderna i programmering och fundera på hur du skyddar dig när du surfar och delar information på nätet.

Redaktionen, NE

Tekniska lösningar

Bilden: Mobiltelefonen är en teknisk uppfinning som påverkar våra liv mycket.

Vad är teknik?

Teknik handlar om alla de uppfinningar och smarta lösningar människan har kommit på för att göra livet enklare och roligare.

Teknik finns nästan överallt. De enda sakerna i ditt klassrum som inte är teknik är klasskompisarna, din lärare och kanske en eller ett par växter. Allt annat har uppfunnits av människor för att göra vardagen enklare.

Ord och begrepp

Apparat är en sammansatt mekanisk eller elektrisk anordning som kan omvandla energi eller utföra ett arbete.

Konstruktion är något som är sammansatt av flera delar, till exempel en byggnad, en apparat eller en maskin.

Maskin är en mekanisk anordning för att omvandla energi eller utföra arbete.

Teknik är ett ord för allt som hör till människans tillverkning och användning av verktyg, maskiner, apparater, byggnader och andra konstruktioner.

Uppfinning är en ny teknisk konstruktion eller en förbättring av en tidigare konstruktion.

Teknik börjar med en idé

Teknik finns nästan överallt:

– När du cyklar till skolan är cykeln och hjälmen teknik, men också vägen och ljussignalerna.

– Dörren till klassrummet är teknik – allt från dörrhandtaget till låset och gångjärnen.

– Datorn, surfplattan, laddaren och alla program är teknik.

Tekniken är tänkt att göra livet enklare och roligare för oss människor. Och all teknik har börjat som en idé.

En uppfinnare har använt sin fantasi och kreativitet för att hitta en teknisk lösning. Uppfinningen kan lösa ett litet problem i vardagen eller stora problem i samhället.

Vissa uppfinningar är till för att göra livet roligt, till exempel en selfiepinne, och andra för att göra livet bättre, till exempel asfalterade vägar. Uppfinningar kan vara förbättringar av saker som redan finns eller helt nya och olika allt annat som redan finns.

Cykelvägen, cykeln och det mesta i staden är teknik.

Teknik som förenklar

Att uppfinna har för människan varit ett sätt att överleva. För att överleva måste vi vara påhittiga. Ett historiskt exempel är maskiner som gör det enklare att odla och som utnyttjar människans kraft bättre än hackor och handdragna plogar. Med oxar och traktorer får man en större skörd och maten räcker längre.

Vi uppfinner också apparater för att kunna prata med varandra även om vi är tusentals kilometer bort, som telegrafen och mobiltelefonen. Människan har också uppfunnit maskiner som kan titta in i våra kroppar för att hitta och bota sjukdomar, till exempel röntgenapparaten och de kirurgiska verktygen.

Nästan alla tekniska uppfinningar har uppstått för att lösa ett problem eller förenkla något man gör. Två av de tidigaste och viktigaste uppfinningarna under människans historia är hammaren och hävstången som gjorde det möjligt att dela och lyfta tunga saker.

Papperspåsen med platt fyrkantig botten

Har du funderat på hur en helt vanlig papperskasse tillverkas? Under mitten av 1800-talet arbetade Margaret Knight på en papperspåsfabrik i Massachusets, USA. Hon tyckte att det borde vara lättare att packa saker i påsarna om de hade platt fyrkantig botten. Det hade inga papperspåsar på den tiden. 1868 uppfann hon därför en maskin som kunde göra just det.

Margaret Knights uppfinning gjorde att användningen av papperspåsar i världen ökade rejält. Och det är faktiskt precis den sortens papperspåsar du packar varorna i när du handlar i mataffären – sådana med fyrkantig botten.

En robotgräsklippare visar vad teknik ofta handlar om: att göra livet enklare för oss människor.

Margaret Knights apparat kunde vika papperspåsar med platt botten.

ut som den tidens hästdroskor.

Tekniken har utvecklats snabbt

Teknikutvecklingen de senaste hundra åren har varit mycket snabb. Ta till exempel flygplanet. För drygt hundra år sedan var det en dröm att kunna flyga. I dag går det att flyga snabbare än ljudet. Med raketer kommer vi till och med ut i rymden. Och på marken har bilen revolutionerat vårt sätt att resa. Varje år tillverkas omkring 70 miljoner nya bilar.

Med teknikens hjälp försöker vi nu att lämna det fossila samhället bakom oss så fort som möjligt. Användningen av olja, gas och kol har gjort att temperaturen på jorden har ökat och att vi måste hantera en global klimatförändring.

Med rena energislag och fordon och flygplan som använder elektricitet från hållbara energikällor kan vi begränsa de problem som de smutsiga fossila energislagen orsakade. De var nödvändiga för att bygga upp vårt moderna samhälle, men jorden måste hålla även i framtiden.

Moderna bilar är eldrivna och strömlinjeformade. Snart kan de säkert köra själva också, med teknikens hjälp.

De första bilarna kom i slutet av 1800-talet. De såg

Teknikens områden

Det är viktigt att kunna tänka tekniskt och att förstå teknik. Man behöver förstå de ord som används för tekniska saker, kunna läsa instruktioner och förstå ritningar. Med teknisk kunskap kan man lättare förstå hur samhället fungerar och använda de tekniska sakerna på det sätt det är tänkt.

Den moderna tekniken delas in i många områden. Här följer några exempel.

– Transportteknik handlar om att förflytta varor och människor, men också tekniken att packa in, lagra och hantera varor. Viktiga uppfinningar har varit hjulet, ångmaskinen och förbränningsmotorn.

– Reglerteknik handlar om att styra och kontrollera teknik och tekniska system så att de ska fungera automatiskt. Det kan vara att sköta robotar i en bilfabrik, autopiloten som styr ett flygplan eller värmesystemet som kontrollerar elementen i hemmet.

Huvudbangården i Malmö är en del av det stora transportsystemet.

Den grekiske filosofen Aristoteles började använda ordet teknik på 330-talet före Kristus. Han menade att vetenskapen kunde delas in i tre delar: teoretisk, praktisk och teknisk.

– Livsmedelsteknik handlar om hur mat tillverkas och behandlas. Exempel på sådan teknik är särskilda apparater för att baka bröd eller säkra metoder för att hantera och packa in kött. Det handlar också om förpackningar och förvaring, som tåliga mjölkpaket som är lätta att hälla ur eller frysdiskar utan lock som inte gör av med mycket el.

– Datorteknik handlar om att göra avancerade beräkningar, skapa spel och 3D-grafik, lagra data och kommunicera snabbt över stora avstånd. För att göra det behöver man billiga och snabba mikrochips, bredband och internet som kan överföra stora mängder information. Inom datortekniken bygger man också säkra system och program som hindrar hackare att stjäla och förstöra data.

– Konstruktionsteknik handlar om att designa och bygga hållbara konstruktioner med rätt typ av material, som broar, hus och vägar. Men det handlar också om tekniskt avancerade fordon, tåg, flygplan, djuphavsubåtar och rymdfarkoster, och att driva dem med så lite och så ren energi som möjligt.

Sammanfattning

@ Tekniken kommer från människan och inte från naturen.

@ Teknik handlar om de saker vi har uppfunnit och sedan använder.

@ All teknik har börjat som en idé.

@ Att uppfinna har varit ett sätt för människan att överleva.

Kapitel 1

Tekniska lösningar

Vad är teknik?

Instuderingsuppgifter

1. Beskriv vad teknik är.

2. Ge tre exempel på teknik i din vardag.

3. Ge tre exempel på teknik som används när man ska transportera saker.

4. Ge tre exempel på teknik som används när man konstruerar saker.

Aktiviteter

1. Tekniska symboler

Leta upp tekniska symboler på olika föremål, både sådana som drivs av el och sådana som inte gör det. Fotografera eller rita av symbolerna.

a. Ta reda på vad symbolerna betyder. Ta hjälp av dina föräldrar eller instruktionsboken.

b. Finns det symboler även på saker som inte drivs av el?

c. Vilka symboler känner du igen?

d. Vilka symboler är nya för dig?

e. Tycker du att symbolerna är väl valda? Förstår du vad de betyder utan att behöva läsa på?

2. En historisk uppfinning

Välj en historisk uppfinning som nämns i texten. Ta reda på mer om den, hur den har utvecklats och hur den har påverkat samhället.

3. En egen uppfinning

Använd din fantasi för att komma på en egen uppfinning. Vilket syfte har den? Rita skisser och beskriv hur den skulle fungera.

Säkerhetssystem

Syfte

Att undersöka hur ett tekniskt system har utvecklats.

Det här behöver du – En bild på förarplatsen i det första motordrivna flygplanet.

– En bild på cockpiten i ett modernt passagerarflygplan.

– Papper.

– Penna.

Gör så här

1. Titta på de två bilderna nedan.

2. Undersök vilka säkerhetssystem som fanns i det första flygplanet för 100 år sedan. Skriv ner vad du hittar.

3. Undersök vilka säkerhetssystem som finns i ett modernt flygplan. Skriv ner vad du hittar.

Titta särskilt på följande saker:

– Stolens utformning, till exempel sits, nackstöd, armstöd och material.

– Skydd mot skador om planet skulle kraschlanda, som säkerhetsbälte och flygplanskropp.

– Skydd mot väder och vind under flygning.

– Övervakning av planets olika tekniska system, som instrumentpanel, visare och reglage.

Frågor

1. Beskriv de tekniska systemen som underlättar för piloten och gör flygningen säker. Skriv ner vad du kommer fram till.

2. Jämför de två tekniska systemen. Vad fanns för 100 år sedan som fortfarande finns i dag? Vad finns i dag men inte för 100 år sedan?

3. Vilka nya system tror du kan finnas om 50 år? Fundera och diskutera med din bänkgranne.

Förarplatsen i bröderna Wrights motordrivna flygplan från omkring år 1908.

Cockpiten i ett modernt passagerarflygplan.

Teknik förr och nu

Syfte

Att undersöka den tekniska utvecklingen i några vardagliga föremål.

Det här behöver du

– Ett föremål att undersöka, till exempel en cykel, bil, taklampa, ugn eller något som är viktigt för dig.

– En bild på en gammal modell av samma typ av föremål, kanske 50 eller 100 år gammalt.

– Papper.

– Penna.

Gör så här

1. Undersök det moderna föremålet. Skriv ner de delar du hittar och vilka material de är gjorda av.

2. Undersök bilden på det gamla föremålet. Försök att identifiera samma delar som finns på det moderna föremålet. Vilka material tror du har använts? Skriv ner det du hittar.

Frågor

Jämför det gamla och det moderna föremålet med varandra. Svara på följande frågor:

1. Vad skiljer föremålen från varandra?

2. Är skillnaderna små eller stora?

3. Vilka material används i föremålen?

4. Vilket av föremålen är mest miljövänligt?

5. Har den tekniska utvecklingen gjort föremålet bättre eller sämre? Motivera.

De enkla maskinerna

När du tänker på en maskin ser du kanske framför dig en väldigt komplicerad sak som innehåller tusentals delar. Men så behöver det inte vara. En maskin kan vara något väldigt enkelt. Några av de enklaste maskinerna hittade människan på för väldigt länge sedan – och de används än i dag.

Ord och begrepp

Enkla maskiner gör det lättare att flytta saker genom att använda en mindre kraft under en längre sträcka.

Mekanikens gyllene regel lyder ”det som sparas i kraft förloras i väg”.

Kilen och hävstången förstorar en kraft genom att förkorta sträckan som den verkar på.

Lutande planet , skruven , hjulet och blocket minskar den nödvändiga kraften genom att förlänga sträckan som den verkar på.

Bilden: Hjulet är en mycket enkel maskin, men samtidigt en av historiens viktigaste uppfinningar.

Mekanik är den fysik som handlar om rörelser och krafter. Mekanik är också teknik som används i mekaniska maskiner.

En sax är en enkel maskin som använder hävstänger.

Sambandet mellan kraft och sträcka

De enkla maskinerna gör det enklare att flytta saker genom att använda en mindre kraft under en längre sträcka. Till de enkla maskinerna räknas det lutande planet, kilen, hjulet, skruven, hävstången och blocket.

Alla enkla maskiner bygger på sambandet mellan kraft och sträcka. Om du ska lyfta ett bowlingklot från golvet till en bänk kan du göra på två sätt. Du kan använda

– en stor kraft under kort sträcka, eller

– en liten kraft under en lång sträcka.

I det första fallet lyfter du upp bowlingklotet direkt från marken till bänken. Du behöver använda en stor kraft för att lyfta klotet den kortaste vägen rakt uppåt till bänken. I det andra fallet låter du bowlingklotet rulla uppför en ramp från golvet till bänken. Det blir en betydligt längre sträcka än att lyfta rakt uppåt, men rampen gör att kraften du behöver använda blir mindre.

lutande planet hjulet

kilen

hävstången

skruven

blocket

De sex enkla maskinerna. De blå pilarna visar de rörelser som sker när maskinerna används. De röda pilarna visar krafterna som verkar när maskinerna används. En längre pil betyder en längre sträcka eller en större kraft.

Detta fungerar eftersom kraften gånger sträckan är lika stor i båda fallen. Man kan skriva ut detta så här:

lång sträcka

kort sträcka

KRAFT x sträcka = kraft x STRÄCKA

liten kraft

stor kraft

utan enkel maskin

med enkel maskin

Detta är mekanikens gyllene regel – genom att utnyttja en längre sträcka kan man använda en mindre kraft.

Denna princip används i alla de enkla maskinerna och på väldigt många sätt i samhället.

Mekanikens gyllene regel

De enkla maskinerna bygger alla på samma princip:

Det som sparas i kraft förloras i väg.

Med det menar man att det är lättare att rulla en rund sten uppför en backe än att lyfta den rakt upp. Vägen uppför backen är längre, men kraften som krävs för att flytta stenen är mindre.

Principen kallas mekanikens gyllene regel.

Sammanfattning

@ De enkla maskinerna gör rörelser lättare genom att använda en mindre kraft under en längre sträcka.

@ De enkla maskinerna bygger alla på principen att det som sparas i kraft förloras i väg.

Principen kallas mekanikens gyllene regel.

@ De sex enkla maskinerna är det lutande planet, kilen, hjulet, skruven, hävstången och blocket.

Tekniska lösningar

De enkla maskinerna

Instuderingsuppgifter

1. Vilka är de sex enkla maskinerna?

2. Förklara vad man menar med uttrycket ”det som sparas i kraft förloras i väg”.

3. Välj tre av de enkla maskinerna och förklara på vilket sätt de utnyttjar mekanikens gyllene regel.

4. Välj tre av de enkla maskinerna. Ge ett exempel på när du använder var och en av de enkla maskinerna i vardagen.

Aktiviteter

1. Lutande planet

Bygg en ramp av kartong eller träbitar och rulla en boll eller ett hjul uppför rampen. Jämför hur tungt det är att rulla dem med att lyfta dem rakt upp till samma höjd. Om det finns en dynamometer kan man direkt mäta hur mycket kraft som krävs i båda fallen.

2. Kilen

Jämför hur mycket kraft som du behöver använda för att dela ett äpple med en kniv och med en trästav. I detta fall verkar knivens spets som en kil. Varför är det lättare att dela frukten med kniven än med staven?

3. Hjulet

Flytta ett föremål på hjul och jämför med att släpa det framåt. Använd små leksakshjul under en tung bok och ett snöre att dra boken med. Varför är det tyngre att släpa föremålet?

4. Hävstången

Konstruera en enkel hävstång med en träplanka och ett stöd som fungerar som en vridpunkt för plankan. Placera en vikt på plankans ena ände och lyft vikten genom att trycka plankans andra ände neråt. Flytta stödet och förklara varför hävstångens längd avgör hur stor kraft du behöver använda.

5. Skruven

Skruva in en skruv med sexkanthuvud i frigolit, mjuk lera och trä. Rotera skruven med handkraft och pröva om det fungerar, annars använd en skiftnyckel. Jämför hur lätt det är att skruva ner skruven med att trycka ner den med handkraft. Varför går det att skruva den med relativt liten kraft?

6. Blocket

Häng upp ett blocksystem i dörrposten. Häng en vikt i ena änden av repet och dra i andra änden för att lyfta vikten. Förklara varför det är mycket lättare att lyfta vikten med blocksystemet än att lyfta vikten med händerna.

Mekanikens gyllene regel i de enkla maskinerna

Lutande planet

Den kraft du behöver använda för att föra ett föremål till en viss höjd utmed ett lutande plan är mindre än om du hade lyft det rakt uppåt från marken. Det beror på att sträckan utmed det lutande planet är längre än sträckan från marken till det lutande planets topp.

Hjulet

Hjulet gör det lättare att flytta ett föremål framåt eftersom friktionen mot marken blir mindre. Den kraft du behöver använda för att rulla hjulet mot marken en viss sträcka är mindre än om du hade släpat saken samma sträcka, till exempel på en släde.

Skruven

Skruven har en gänga där varje varv lutar lite grann. Man kan jämföra gängorna med ett lutande plan. När du roterar skruven en lång sträcka rör sig skruven nedåt en kort sträcka. Det gör att du behöver mindre kraft för att rotera skruven. Samtidigt blir kraften som skruven rör sig nedåt med större. Det är därför du orkar skruva ner skruven i materialet.

Kilen

En kil slår du in i en stubbe med ganska liten kraft eftersom kilen är spetsig. Träet separeras en mindre sträcka än den du slår ner kilen med. Därför blir kraften som splittrar träet större än kraften som slår in kilen.

Blocket

Den sträcka du drar repet runt hjulen i ett block är längre än den sträcka som du lyfter föremålet. Kraften du behöver dra i repet med för att lyfta föremålet blir därför mindre än om du hade lyft föremålet utan att använda blocket.

Hävstången

Den kraft du trycker ner den långa hävstången med är mindre än den kraft som lyfter upp den korta hävstången. Det beror på att saken du vill lyfta är närmare vridpunkten. Då kan du lyfta saken med en mindre kraft än du skulle behövt utan hävstång.

Bilden: I många hem finns uppkopplade apparater som kan kommunicera med varandra.

Att styra tekniska saker

Varje dag, från morgon till kväll, kontrollerar och styr du olika

tekniska system. Det kanske inte är något du tänker på eftersom det sker så naturligt i vardagen.

Här tittar vi på vilka slags styrning som finns och på vilka sätt man styr olika system.

Ord och begrepp

Sensor är en anordning som känner av någonting, till exempel om temperaturen stiger.

Styrning är att man påverkar tekniska saker så att något händer.

Under en vanlig frukost styr du saker på olika sätt. Ser du vilka?

En dag av styrning

En vanlig skoldag vaknar du av alarmet på mobilen. När du (fortfarande halvvaken) går upp och trycker på ljusbrytaren tänds lampan i taket. På toaletten trycker du på spolknappen så att toaletten spolar.

Den första sensorn konstruerades redan i början av 1600talet. Den italienske fysikern Galileo Galilei uppfann då termoskopet för att kunna visa hur temperaturen ändrades.

Vid frukostbordet sätter du två skivor bröd i brödrosten och ställer in rätt tid på den för att inte bränna brödet. Innan du går till skolan ser du till att lamporna är släckta, att dörren är låst och att larmet är påslaget. På väg till skolan svarar du på ett SMS i mobilen.

Detta är starten på en helt vanlig skoldag. Men redan har du styrt väldigt många maskiner, system och apparater. Dagarna är fyllda med tillfällen där du styr tekniska saker – mobiltelefoner, lampor, toaletter, brödrostar, larm och mycket mer.

Många tekniska saker behöver man styra hela tiden. Bilen måste styras med ratten och cykeln med styret. Tramporna på cykeln måste röra sig för att cykeln ska rulla framåt och så vidare. Men den tekniska utvecklingen går framåt och det blir fler och fler saker som klarar att styra sig själva helt och hållet, utan vår hjälp.

Ett tekniskt system som sköter sig självt är ventilationen i din skola. En dator kontrollerar hur mycket luft som ska blåsas ut, vilken tempe-

ratur luften ska ha och vilka tider fläktarna ska snurra. När man väl har gjort de första inställningarna behöver ventilationen bara tillsyn eller övervakning då och då.

Tre sorters styrning

Styrning är ett samarbete mellan de tekniska föremålen och människan. Det finns tre huvudtyper av styrning.

– Manuell styrning. Här är det en människa som styr genom att tända och släcka lampor, spola i toaletten eller svara i telefon. Ofta är det knappar eller spakar man trycker på. Det finns också saker som styrs av ljud, till exempel mobiltelefonen.

– Automatisk styrning. Här sker saker automatiskt utan att en person gör något. Det kan vara lampor som tänds när någon kommer in i ett rum eller dörrar som öppnas automatiskt när någon närmar sig. Ofta är det en sensor som märker av vad som händer. Signalen från sensorn kan höja temperaturen om det blir för kallt eller tända lampan om det blir för mörkt.

– Tidsstyrning. Här är det en klocka som styr vad som händer. Väckarklockan ringer vid en viss tid eller dörrlåset stängs när det blir kväll.

Manuell styrning. Tidsstyrning. Automatisk styrning.

Ugnen måste startas och ställas in på rätt temperatur. Sedan klarar ugnen själv av att hålla temperaturen rätt, ända tills kakorna är klara.

Styrning i hemmet

I våra hem finns många tekniska saker som måste styras. Här tittar vi närmare på hur tre av dem fungerar: ugnen, brandvarnaren och golvvärmen.

Ugnen

Om du ska baka vetebullar i en ugn gör du så här:

1. Ställ in ugnens temperatur på 225 grader Celsius.

2. Vrid om ratten för att starta ugnen.

3. Ugnen värms upp till den inställda temperaturen och ser sedan till att den temperaturen hålls.

4. Sätt in bullarna i ugnen.

5. Ställ in en timer på 7 minuter.

6. Ta ut bullarna när timern ringer.

Ugnen ser alltså själv till att hålla rätt temperatur. Men du måste ställa in temperaturen. Du måste också hålla reda på hur länge bullarna ska vara inne i ugnen. Du måste ställa in tiden. Än så länge finns det inte ugnar som själva kan avgöra när bullar är färdiggräddade, men det kommer kanske i framtiden.

Brandvarnaren

En brandvarnare reagerar på rök eller värme och monteras oftast i taket. Brandvarnaren kan antingen känna av rök eller känna av om temperaturen höjs ovanligt snabbt. Brandvarnaren ger då automatiskt ifrån sig ett högt ljud och kanske även ljussignaler.

Brandvarnaren drivs av ett batteri. Den kan själv känna av om batteriet håller på att ta slut. Då ger brandvarnaren ifrån sig korta varningspip. När du har bytt ut batteriet till ett nytt piper brandvarnaren inte längre.

Golvvärme

I badrum vill man ofta undvika element eftersom det blir varmt och fuktigt och elementet kan då ta skada. För att värma upp rummet kan man i stället använda golvvärme.

Ett golvvärmesystem har en elektriskt ledande tråd under golvet. När man skickar en ström genom tråden värms den upp. Värmen i tråden kan man justera genom att släppa på mer eller mindre ström, eller helt stänga av den.

Strömmen genom tråden styr man med en termostat som är en liten kontrollpanel på väggen. Man ställer in önskad golvtemperatur på termostaten och en elektronisk krets reglerar hur mycket ström som ska gå genom tråden och när.

Under golvet finns en sensor som mäter temperaturen. När den inställda temperaturen är uppnådd slår termostaten av strömmen. När temperaturen sjunker under en viss temperatur slås strömmen på igen. På så sätt kan golvtemperaturen hållas nära det önskade värdet.

Temperaturen på värmeslingorna under parkettgolvet styrs med en termostat som man sätter upp på väggen.

En brandvarnare måste testas ibland genom att trycka på knappen. Tjuter den är allt OK.

Man kan också ställa in golvvärmesystemet så att golvet bara värms under vissa perioder, till exempel ett par timmar på morgonen innan man går upp. På så sätt kan man spara energi.

Sensorer

En sensor är en anordning som känner av någonting. Sensorn kan mäta till exempel temperatur, fuktighet eller ljus. Mätvärdet omvandlas till en elektrisk signal som kan visas på en mätare eller kopplas till ett larm, ett styrsystem eller skicka ett meddelande till din telefon.

En rörelsedetektor är en typ av sensor som reagerar när något rör sig framför den. Sensorn kan vara kopplad till en lampa som tänds och skicka en signal till en larmcentral.

Sammanfattning

@ Styrning är ett samarbete mellan de tekniska sakerna och människan.

@ Styrning kan ske både med och utan datorns hjälp.

@ Det finns tre sorters styrning: manuell, automatisk och tidsstyrd.

@ En sensor är ett mätinstrument som känner av exempelvis temperatur, vattennivå eller tryck.

Kapitel 1

Tekniska lösningar

Att styra tekniska saker

Instuderingsuppgifter

1. Vilka tre slags styrning finns det?

2. Beskriv skillnaderna mellan de tre slagen av styrning.

3. Vilken slags styrning behövs för

a. en brandvarnare?

b. en ugn?

c. golvvärmen?

d. en rörelsedetektor?

4. Behöver en dator vara inblandad i all slags styrning?

5. Beskriv vad en sensor gör. Ge tre exempel.

6. Vilka typer av styrning behöver en sensor?

Aktiviteter

1. Var finns styrning?

Undersök hur olika föremål drivs av styrning.

a. Gör en lista på tio tekniska saker som du använder en vanlig dag.

b. Stryk under de saker som du styr själv.

c. Ringa in de saker som styrs av sig själva.

d. Beskriv vad som händer när du styr de understrukna sakerna.

e. Beskriv hur de inringade sakerna fungerar.

2. Apparat med styrning

Välj en teknisk apparat i ditt hem (till exempel en brödrost, kaffekokare eller dörrnyckel) som styrs på något sätt. Ta reda på hur den fungerar genom att söka information i skolbiblioteket eller på internet. Vilken typ av styrning används? Gör en presentation om hur apparaten fungerar och hur du styr den.

3. Styrning på cykeln

Undersök hur styrning fungerar på en cykel. Undersök cykeln, gärna utomhus eftersom den kan vara ganska smutsig.

a. Identifiera vilka delar du kan styra på cykeln. Skriv ner dina slutsatser.

b. Gå igenom cykelns funktioner tillsammans i klassen.

c. Diskutera vilka saker som du styr själv.

d. Finns det saker som elektroniken i cykeln styr utan att du behöver göra något?

Bilden: Lokomotivet rör sig framåt tack vare flera mekanismer. Bland dessa finns ångpannan, vevstaken och länken.

Mekanismer och rörliga delar

Många av de tekniska saker som vi har bygger på mekanismer. En mekanism är en konstruktion som får något att röra sig.

I en vanlig cykel finns många mekanismer. När du trampar runt pedalerna rör sig kedjan och bakhjulet och cykeln får fart. När du vrider på styret svänger cykeln. I det här avsnittet ska vi titta närmare på hur cykelns mekanismer fungerar.

Ord och begrepp

Hävstång är en anordning som gör det lättare att lyfta eller flytta tunga saker.

Kugghjul är ett hjul där ytterkanten har tänder som kallas kuggar.

Länk är en mekanisk anordning som förflyttar en rörelse till en annan plats.

Mekanism är en mekanisk anordning som överför en rörelse.

Vevstake är en vev som överför en rak rörelse till en roterande rörelse eller tvärtom.

Att överföra en rörelse

Mekanismer finns på många ställen. När du till exempel vrider om nyckeln i ett lås så låses eller öppnas dörren. I låset finns en låsmekanism som gör att rörelsen från nyckeln förs över till regeln, den lilla tappen, som då åker ut eller in i dörrkarmen. Förr var det ofta människor, djur, vinden eller vattnet som drev rörelserna i de flesta mekanismer. I dag drivs många i stället av elmotorer. För att få en mekanisk konstruktion att göra något måste rörelsen överföras på något sätt. Konstruktionen kan vara ett snurrande vattenhjul eller en snurrande elmotor.

1

2

Den expanderande ångan pressar kolven framåt. Kolven roterar hjulet med hjälp av vevstaken.

3

Ventilen flyttas av hjulets rörelse. Utloppet öppnas och den kalla ångan släpps ut.

Den heta ångan expanderar och fyller utrymmet bakom kolven. ånga ånga ånga ånga utlopp ventil kolv

4 länk vevstake lågt tryck högt tryck

Ventilen öppnas. Den heta ångan pressar tillbaka kolven. Sedan börjar processen om.

En ångmaskin omvandlar en rak rörelse till en roterande rörelse. En kolv som rör sig fram och tillbaka med ångkraft är kopplad till en länk och en hävarm som får hjulet att rotera.

Man kan överföra eller flytta en rörelse på flera sätt.

– Något som snurrar fort ska snurra långsammare eller tvärtom. Det görs med kugghjul.

–

En snurrande rörelse ska bli en rak rörelse – något som roterar ska få något annat att röra sig fram och tillbaka. Det görs med en vevstake.

Ett kugghjul med stor diameter kan driva ett kugghjul med mindre diameter. Ett dubbelt så stort kugghjul snurrar hälften så fort som det mindre. Man säger att man får en utväxling. Kugghjulen kan också kopplas ihop med en kedja, som på en cykel.

Mekanismer på cykeln

För att visa hur mekanismer fungerar ska vi titta på cykeln. På en vanlig cykel finns många mekaniska lösningar som också finns i andra maskiner och apparater.

På cykeln ska vi titta närmare på pedalerna som man trampar med, kedjan och kugghjulen som den driver, vad växlarna gör samt hur handbromsen fungerar.

bakbroms ram

– Rörelsen ska förflyttas från en plats till en annan. Det görs med en länk eller en hävstång. sadel styre handbroms frambroms

pedal vevparti kedja däck ekrar

Cykelns delar.

ventil

Mekanismer som överför rörelser

Tre viktiga mekanismer som överför rörelser är länkar, vevstakar och hävstänger. Vi ska titta på några exempel på hur de används i vardagen och hur de fungerar.

Länken

Länkar används för att flytta rörelser och krafter till andra platser där de ska användas. De är viktiga i mekaniska konstruktioner och finns överallt i vår vardag.

– Sopborstens skaft är en länk mellan dig som sopar och själva borsten. Skaftet flyttar dina handrörelser till borsten, så att den sopar rent.

– Toalettens spolknapp är fäst vid en pinne som är en länk till proppen i toalettstolen. När du trycker på spolknappen så lyfts proppen, vatten släpps igenom och toaletten spolar. Tack vare länken slipper du stoppa ner handen i tanken och dra ur proppen själv.

liksom skaftet på räfsan.

Handtaget på vattenkranen är en länk …

Länkar på cykeln

På en cykel går det vajrar från bromshandtaget på styret till bromsarna som sitter på hjulen. Vajrarna är länkar. Drar du i bromshandtaget följer vajern med och bromsen bromsar hjulet.

Vevpartiet på cykeln har ett eller flera stora kugghjul. För att trampandet på pedalerna ska få cykeln att röra sig framåt finns det en kedja mellan kugghjulen i vevpartiet och kugghjulen på bakhjulet.

Kedjan överför den snurrande rörelse som trampandet på pedalerna gör till bakhjulet. Därför är även kedjan en länk. Den för över kraft och rörelse.

Vevstaken

En vevstake är en mekanisk del som gör om en snurrande rörelse till en rak rörelse eller tvärtom.

Ånglokomotivet och ångmaskinen är två exempel på viktiga maskiner där vevstakar används. Båda drivs av het ånga som strömmar ut med stor hastighet och stort tryck genom en ventil. När ventilen öppnas fylls ett utrymme med ånga som trycker på en kolv. Kolven är kopplad till en eller flera länkar som förflyttar rörelsen från kolven till ett hjul.

Den sista länken är fäst på hjulets kant. När länken rör sig fram och tillbaka får den hjulet att snurra. Mekanismen kallas vevstake. Vevstakar omvandlar en rak rörelse till en roterande rörelse.

Vevstakar på cykeln

Trampan på en cykel är ett exempel på en vevstake. En cykel drivs framåt när du cyklar på den. Man skulle kunna säga att du är motorn. När du trampar på pedalerna går knäna och underbenen upp och ner medan fötterna går runt.

Tillsammans med pedalerna blir dina underben en vevstake.

Andra exempel på maskiner med vevstakar är spinnrocken, bilmotorn och symaskinen.

Man kan använda ett spett som en hävstång för att lyfta en tung sten. Om man drar nedåt vid spettets ände och tar spjärn mot en sten kan man lyfta tunga föremål som hade varit omöjliga att rubba annars.

Hävstången

Hävstången är en av de enkla maskinerna. De används för att förstora, förminska eller flytta en kraft. Man kan säga att hävstången är en länk som kan vridas.

Hävstänger är ofta väldigt enkla. Tänk dig att du ska flytta en stor sten. Du tar tag i stenen men orkar inte rubba den. Då trycker du in ett långt järnspett under stenen och lägger en mindre sten under spettet som mothåll. Genom att trycka ner din ände av spettet mot marken kan du lyfta stenen med spettets andra ände.

En hävstång har alltid en punkt som den kan vridas kring. För spettet sker rörelsen runt mothållet, alltså den mindre stenen.

Hävstänger på cykeln

Bromshandtaget på cykeln vrider sig runt axeln som det är fäst i styret med. I andra änden sitter vajern till bromsen på hjulet. Bromshandtaget är alltså en hävstång.

Att trycka ihop bromshandtaget längst ut går mycket lättare än att trycka in handtaget nära axeln. Hävstången gör att kraften du behöver använda för att trycka handtaget blir mindre längre bort från axeln.

När du trycker cykelns bromshandtag mot dig fungerar det som en hävstång.

I ett mekaniskt armbandsur roteras visarna i rätt fart av många kugghjul. Mekaniken drivs av en spiralfjäder som man spänner för hand med ett litet vred.

Kugghjul

Ett kugghjul har tänder eller kuggar i kanten för att greppa tag i ett annat kugghjul eller en länk, till exempel en kedja. Två olika stora kugghjul som hakar i varandra kallas kuggväxel. En sådan finns på cykeln.

Har du någon gång tänkt på att på cyklar som inte har växlar så är kugghjulet i vevpartiet mycket större än kugghjulet som sitter på bakhjulet? Så är det för att det ska bli lättare att cykla.

Du trampar runt det stora kugghjulet i vevpartiet med tramporna. Då börjar det mindre kugghjulet på bakhjulet att snurra med hjälp av kedjan. Ett varv för det stora kugghjulet blir då till många fler varv för det mindre kugghjulet. Det lilla kugghjulet snurrar då fortare. Eftersom det lilla kugghjulet sitter fast på bakhjulet kommer bakhjulet också att snurra fortare. Cykeln kommer alltså att rotera snabbare än du trampar.

Kugghjul på cykeln

På en växlad cykel finns det flera kugghjul med olika storlek. På en cykel med få växlar sitter flera kugghjul på bakhjulets axel. På en cykel med många växlar brukar det också finnas två kugghjul på vevpartiets axel.

När du växlar så flyttas kedjan mellan kugghjulen. Om du ska cykla uppför en backe väljer du det minsta kugghjulet fram och det största bak. Då omvandlas många varv med pedalerna bara till ett varv med hjulet. Då kan du använda mindre kraft när du trampar.

Om du ska nedför en backe växlar du till det största kugghjulet fram och det minsta bak. Då omvandlas ett varv med pedalerna till flera varv med hjulet. Då måste du använda större kraft på pedalerna, men du kan cykla väldigt fort.

Genom att kedjan växlas mellan kugghjul med olika diametrar kan man anpassa hur mycket kraft som behövs för att driva cykeln framåt. Man säger att man ändrar utväxling. Ett litet kugghjul kräver stor kraft för att cykeln ska flytta sig framåt.

Sammanfattning

@ En mekanism är en konstruktion som för över en rörelse på något sätt, till exempel att vrida om en nyckel i ett lås.

@ Länkar flyttar rörelser och kraft längs med sig själva.

@ En vevstake är en mekanisk del som gör om en snurrande rörelse till en rak rörelse eller tvärtom.

@ En hävstång används för att förstora, förminska eller flytta en kraft.

@ Kugghjul av olika storlekar används för att förminska eller förstora krafter.

Kapitel 1

Tekniska lösningar

Mekanismer och rörliga delar

Instuderingsuppgifter

1. Vad är en mekanism?

2. Beskriv vad en länk gör. Ge exempel på var länkar används.

3. Beskriv vad en vevstake gör. Ge exempel på var vevstakar används.

4. Beskriv vad en hävstång gör. Ge exempel på var hävstänger används.

5. Beskriv vilken funktion kugghjul har. Ge exempel på var kugghjul används.

6. Titta på bilden av cykeln och beskriv de ställen där de olika typerna av mekanismer används:

a. länkar

b. hävstänger

c. vevstakar

d. kugghjul.

7. Varför är det olika storlekar på kugghjulen på en cykel?

8. Beskriv hur växlarna på en cykel fungerar. Hur används växlarna för att cykla uppför en brant backe?

Aktiviteter

1. Mekanismer

Undersök mekanismer som du träffar på i vardagen.

a. Gör en lista på olika saker där du vet, tror eller anar att det finns mekaniska delar.

b. Skriv upp sakens namn och vilka mekanismer du tror finns i saken.

c. Undersök saken i verkligheten.

d. Beskriv vad den tekniska saken gör eller hur den fungerar.

e. Beskriv de mekaniska delarna i sakerna.

f. Vilka mekanismer i sakerna är enkla maskiner?

2. Kraftöverföring

Undersök hur man kan föra över rörelse och kraft i olika saker som har mekanismer, till exempel spinnrock, cykel, sticksåg, skrivmaskin och hålslag.

a. Studera de olika sakerna och försök hitta de rörliga delarna som ingår i mekanismer.

b. Beskriv hur mekanismen ser ut som överför kraften och rörelsen.

c. Försök förklara hur mekanismen fungerar.

d. Försök att identifiera enkla maskiner i mekanismen.

Gummisnoddsbåt

Syfte

Att undersöka en av de fem enkla maskinerna som förvandlar kraft till rörelse.

Det här behöver du

– Tunn brädbit eller plywood (cirka 15–20 cm lång och cirka 10 cm bred).

– Tunn träbit till propeller.

– Gummisnoddar.

– Såg.

– Sandpapper.

– Spik.

– Tråd.

– Rundstav.

– Lim, färg med mera om du vill pimpa din båt.

Gör så här

1. Börja med att tillsammans med din lärare och dina klasskamrater fundera igenom hur en bra propeller ska se ut. Bestäm dess längd, bredd och tjocklek.

2. Diskutera i klassen hur båtens för och akter ska se ut. Aktern ska ha ett utrymme för propellern. Planera hur mycket du ska såga ut för att propellern ska få plats att snurra. Fören ska klyva vattnet så att det blir så lite friktion som möjligt.

3. Gör en skiss av båtens utseende. Rita ut var du ska såga direkt på träbiten.

4. Såga träbiten efter linjerna och sandpappra kanterna. Var noga så det inte finns några vassa kanter kvar.

5. Fäst gummisnodden och propellern som bilden visar eller titta på den färdiga båten som din lärare har.

6. Snurra upp propellern, placera båten i vatten och släpp den!

Frågor

1. Vad händer när du släpper båten i vattnet?

2. För att båten ska gå snabbt i vattnet behöver den ha formen av en kil. Varför?

3. Går det att ändra propellerns konstruktion så att båten går fortare? I så fall hur?

4. Går det att byta material i båten så att den går fortare? I så fall hur?

5. Hur skulle du kunna styra riktningen på båtens rörelse? Förklara!

Bilden: Hur och var är denna drönare tillverkad?

Brukar du tänka på sådant innan du köper något?

Teknik och miljö

Hur man lever sitt liv, vilka saker man köper och var man bor påverkar miljön och hur den kommer att vara i framtiden.

Men även om du försöker göra ett genomtänkt val är kanske den produkt du väljer inte den bästa för miljön. Hur ska du tänka och göra för att leva mer hållbart med teknikens hjälp?

Ord och begrepp

Hållbar utveckling betyder att man använder naturens resurser så att de inte tar slut, samtidigt som man skyddar miljön.

Material är något man konstruerar eller bygger saker av, som metaller, textilier och trä.

Miljöpåverkan är den totala påverkan en sak har på miljön under tillverkning, användning och återvinning.

Återanvändning är när man på nytt använder förbrukade varor eller förpackningar på samma sätt som tidigare.

Återvinning är när man använder gammalt material för att tillverka nya saker.

Att göra teknikval

Du har säkert varit tvungen att välja mellan olika tekniska saker någon gång. Du kanske har gjort ett val mellan två olika cyklar eller två olika spelkonsoler. Sådana val kommer du att behöva göra hela livet.

Men vad ska du tänka när du väljer mellan olika tekniska produkter? Naturligtvis är priset och prestandan viktig. Kanske tycker du att designen är viktig – är den snygg?

Men det finns fler saker du bör tänka på. Varje produkt du köper påverkar miljön. Här är några tips om vad du kan tänka på innan du bestämmer dig:

– Tänk efter före! Det kan vara komplicerat att lämna tillbaka något du köpt, särskilt om du behöver skicka det på posten.

– Det finns hållbara produkter i alla prisklasser. Men en billig produkt håller ofta kortare än en längre.

– Jämför prestanda och funktioner. Gör produkten det du vill att den ska göra? Finns det onödiga finesser som du inte kommer att använda?

– Produkten ska vara energisnål och gå att återanvända eller återvinna. Finns det till exempel inbyggda batterier som du måste plocka ur och återvinna separat?

En tekniskt komplicerad produkt innehåller mängder av ämnen som kan vara miljöfarliga eller svåra att utvinna. Det kan vara elektronik, datorer, mobiltelefoner eller TV-spel.

Därför är det viktigt att använda produkten så länge som möjligt och inte köpa nytt bara för att den börjar blir omodern. Sälj den i stället för att slänga den, så att någon annan kan få glädje av den.

... eller en modern smartklocka? Ska jag välja ett vanligt armbandsur …

Att hitta information om produkten

Det är ofta omöjligt att ha koll på hur en produkt har tillverkats, varifrån råvarorna kommer eller hur arbetsmiljön ser ut för de som tillverkar den. Det är exempel på saker som en tillverkare och en importör ska ta hänsyn till, och valet ska vara det bästa för miljön.

Det är lättare att ta reda på vilka material produkten innehåller, hur mycket energi den använder och vilka tekniska specifikationer den har. Sådant ska finnas i produktbeskrivningen eller manualen, och den ska man kunna läsa innan man gör ett köp.

Frågor vid val av teknik

Här följer några exempel på valsituationer som kan uppstå när du ska köpa eller använda olika tekniska prylar, system eller lösningar.

Cykel eller elspark?

Kanske har du funderat över hur du på smidigaste sätt ska ta dig till skolan. Du som åker skolbuss eller bil behöver inte fundera så mycket, men om du bor nära skolan har du flera möjligheter: du kan gå eller cykla på vanligt sätt eller ta hjälp av elektricitet genom att hoppa på en elcykel eller en elspark.

En elcykel är ett bra val om du ska cykla långt.

Vilket av dessa val är det bästa? Det finns aldrig något val som är helt rätt för alla, utan det beror på förutsättningarna.

– Att promenera är helt klart det mest miljövänliga sättet: inga produkter behöver konstrueras och du använder inget bränsle förutom den mat som du äter. Däremot tar det längre tid att gå till skolan än om du rullar. Bra skor behöver du förstås, men det kanske du har redan.

– Cykeln är ett bra val för dig som ofta kommer upp för sent på morgonen och måste skynda till skolan. En bra cykel håller länge, men den rullar inte av sig själv. Först måste du köpa hjälmen och cykeln, och sedan behöver cykeln tvättas, oljas och repareras. Det kostar pengar och tar en del tid. Var noga med att låsa den ordentligt för cyklar stjäls ofta.

– Elcykeln gör det snabbt och lätt att ta sig fram utan att man blir svettig innan skolan börjar. Men en elcykel är dyr och du behöver kunna ställa och låsa den på en säker plats. Dessutom är den mer stöldbegärlig än en vanlig cykel, och du behöver kanske bära med dig det tunga batteriet i ryggsäcken. Elcykeln går ju på el vilket betyder att du måste ladda batteriet regelbundet. Kanske är elcykeln för dyr och krånglig att hantera?

– Elsparkar har blivit väldigt populära de senaste åren. De kostar ungefär lika mycket som en vanlig cykel och det är härligt att susa fram på dem. Men de kan vara farliga och det är många som skadar sig på elsparkcyklar, som kan gå alldeles för fort. Hjälm är därför lika viktigt som på en cykel. De är också ganska underhållsfria och lättare att ha med sig och ställa på en säker plats än en elcykel. Fast en sak får du inte – motion!

Någon gång blir cykeln eller sparken utsliten och då måste du återvinna den på rätt sätt. Det är särskilt viktigt med eldrivna fordon som innehåller mycket elektronik och metaller och andra ämnen som miljöfarliga och svåra att utvinna.

En annan fråga är hur länge batterierna fungerar och på vilket sätt de har tillverkats. Det finns dåliga batterier på marknaden som håller alldeles för kort tid. Då blir det ett resursslöseri som inte är hållbart och bra för planeten.

Kan du komma på några fler för- och nackdelar med de sätt du kan ta dig till och från skolan?

Elbil eller bensinbil?

Din familj ska köpa en bil och väljer mellan en som går på bensin och en som går på el. Vad bör ni då tänka på? Vilken som är billigast just när ni köper den? Eller ska ni också räkna in vad det kostar att köra den? Är bensin dyrare än el?

Att en bensinbil släpper ut mer avgaser och är sämre för miljön verkar ju troligt. Men stämmer det? Hur har det gått till för att få fram elen som

elbilen körs på? Kommer den från kolkraftverk eller från naturgas vars utvinning har förstört stora naturområden? Är tillverkningen av batterierna farlig för miljön?

Kanske behöver ni ingen bil alls? Fungerar det lika bra att åka tåg eller buss? Eller rentav cykel?

En laddstation med solceller för elbilar.

Svenska eller spanska tomater?

När du handlar mat i en mataffär har du säkert fått höra att man helst ska handla mat som är närodlad. Det är sådan mat som har odlats nära den affär som du handlar i. Bor du på Öland så ska du alltså helst köpa tomater odlade på Öland eller i alla fall i Sverige. Då har tomaterna inte behövt transporteras så långt med till exempel lastbil som ju släpper ut mycket avgaser.

Men är det alltid så? Är det bättre för miljön att köpa svenska tomater om de odlats i energislukande växthus? Jämfört med spanska tomater som vuxit utomhus med enbart solen som värmekälla är det kanske ett dåligt val? Kanske är det bättre att välja de spanska tomaterna trots att de transporterats mycket längre? Vad tror du?

Vilka tomater är bäst för miljön?

Kärnkraft eller vindkraft?

Konsekvenserna av de val vi gör när vi väljer tekniska prylar, system eller lösningar kan ibland vara svåra att överskåda. Exempelvis kan man välja mellan el producerad med vattenkraftverk, kolkraftverk, kärnkraftverk, vindkraft, solkraft, bergvärme eller biobränsle.

På kort sikt verkar till exempel kärnkraft bättre än kolkraft. Kol är ett fossilt bränsle som en dag kommer att ta slut. Kolkraftverk släpper ut många luftföroreningar som hotar klimatet. Kärnkraftverk släpper inte ut luftföroreningar på kort sikt, men däremot måste man ta hand om det radioaktiva avfallet. Det måste förvaras någonstans och det tar lång tid innan avfallet blir ofarligt. Och vad händer om det sker en kärnkraftsolycka?

Men vindkraft är väl bra? Ja, det är mycket miljövänligare än kolkraft och mycket mindre farligt än kärnkraft. Varför används vindkraft då mindre än fossila bränslen och kärnkraft? Jo, det behövs väldigt många vindkraftverk för att ersätta energin man kan få från ett enda kärnkraftverk. Dessutom tycker många människor att vindkraftverken är fula i naturen. Många vill därför inte bo nära vindkraftverken.

Forsmarksverket är ett svenskt kärnkraftverk som ligger vid Upplandskusten.

Skräp från använda förpackningar som inte har slängts i papperskorgen är ett enormt problem i många delar av världen. Släng dina sopor i sophinken, papperskorgen eller återvinningen, aldrig i naturen eller på gatan!

Material och produkter påverkar miljön

De material och produkter du använder varje dag påverkar miljön på olika sätt och olika mycket. Med hållbarhet menar man hur stor miljöpåverkan en sak har under sin livstid. Stor hållbarhet betyder att ett föremål har liten påverkan på miljön.

Miljöpåverkan sker på många olika sätt:

– när man skaffar råvarorna till det man ska tillverka

– under tillverkningen, då maskiner eller människor konstruerar och bygger

– när sakerna packas in och transporteras

– när de lagras och säljs i butik

– när de används, till exempel om de behöver el eller bränsle

– när de plockas isär och återvinns, eller ännu värre om de bränns eller deponeras när de är färdiganvända.

Vi kan spara på naturens resurser genom att producera färre varor som är mer hållbara och genom att använda de produkter vi har köpt längre. Laga, låna och återanvänd så mycket som möjligt!

Återanvändning är till och med bättre än återvinning. När du återanvänder ett föremål ”sparar” du den energi som hade krävts för att bryta ner produkten och sedan bygga något helt nytt av den.

Innehållsförteckningen för alla produkter måste berätta följande på svenska: vad den används till, hur mycket den innehåller, hur lång hållbarheten är och om man måste vara försiktig när man använder den.

Så här kan du bli mer hållbar

Många länder, företag och organisationer arbetar med hållbar utveckling. Men du kan också bidra själv. Till exempel kan du:

– återvinna glas, metaller, papper och andra material

– samla in batterier och lämna i batteriholken

– köpa begagnade saker och kläder i stället för nya

– inte slösa på material när du tillverkar saker

– använda dina saker tills de går sönder eller slits ut

– inte köpa nya saker bara för att det har kommit ut en uppdaterad modell eller köpa nya kläder bara för att det är nytt mode

– reparera kläder och andra saker som har gått sönder

– sälja eller skänka saker du inte använder eller kläder som är för små

– välja material som har mindre påverkan på miljön, till exempel naturmaterial i stället för konstgjorda material

– köpa och använda saker som har odlats eller tillverkats på nära håll.

Återvinn dina använda eller trasiga saker och kläder genom att lämna dem till återvinningen. Lägg sakerna i rätt behållare. Om skräpet inte får plats i behållaren tar du hem skräpet igen i stället för att lägga det utanför behållaren.

Sammanfattning

@ Det är viktigt att fundera på hur en sak påverkar miljön när man gör ett teknikval.

@ Ett föremål som har mindre påverkan på miljön är mer hållbart.

@ En produkts miljöpåverkan sker på många sätt, från råvarorna till när den slutar fungera.

@ Återanvändning är bättre än återvinning.

@ När du återanvänder ett föremål behövs ingen energi för att bryta ner produkten och sedan bygga något helt nytt av den.

Kapitel 1

Tekniska lösningar

Teknik och miljö

Instuderingsuppgifter

1. Vad bör du tänka på när du väljer mellan olika tekniska produkter?

2. På vilka olika sätt kan du ta dig till skolan? Nämn några fördelar och några nackdelar med de olika tekniska alternativen.

3. Förklara varför spanska tomater skulle kunna vara mer hållbara än närodlade tomater.

4. Vad menas med hållbarhet?

5. Ge fem exempel på hur du kan bidra till en mer hållbar utveckling.

6. Vad är skillnaden på återvinning och återanvändning?

7. Varför är återanvändning bättre än återvinning? Ge exempel på hur du själv kan bidra till hållbarhet genom återanvändning.

Aktiviteter

1. En produkts miljöpåverkan Undersök hur en produkt påverkar miljön. Använd boken, biblioteket och internet för att söka fakta.

a. Skriv ner de olika stegen i produktens liv.

b. Vad händer i de olika stegen?

c. Hur påverkas miljön i varje steg?

2. Två tekniska lösningar

Jämför två tekniska lösningar som löser samma tekniska problem.

Saker att jämföra kan vara elbilen och bensinbilen, cykeln och elcykeln, bensinklipparen och handgräsklipparen, gasolköket och kolgrillen.

a. Gör en tabell med två kolumner för varje lösning. Titeln på den ena kolumnen är ”Fördelar” och på den andra ”Nackdelar”.

b. Skriv ner fördelar och nackdelar för de två lösningarna i tabellen.

c. Vilken av de två lösningarna har flest fördelar och minst nackdelar?

d. Är fördelarna och nackdelarna lika viktiga eller har några större betydelse än andra?

e. Beskriv hur du resonerar när du väljer den bästa lösningen.

f. Vilken av de två lösningarna hade du valt? Motivera varför.

Kapitel 2

Hållbara konstruktioner

Stabila konstruktioner

Se dig omkring. Kanske sitter du i ett klassrum eller i köket därhemma. Hur kommer det sig att taket du har över huvudet inte rasar ner? Det borde vara jättetungt. Och när du studsar på en studsmatta, varför åker du inte bara rakt igenom? Hur kan studsmattan få dig att flyga upp i luften om och om igen utan att den går sönder?

Jo, det beror på att man kan bygga saker på ett sätt som gör att de håller – även om de utsätts för stora krafter.

Ord och begrepp

Armering betyder att man förstärker ett material med hjälp av ett annat material.

Balk är en lång skena som används för förstärkning av konstruktioner.

Fackverk är en stabil konstruktionsmetod som utnyttjar trianglar.

Hållfasthet är ett mått på hur stora krafter ett material klarar utan att skadas.

Konstruktion är något som är hopsatt av flera olika delar.

Kraft är en påverkan som kan förändra ett föremåls hastighet eller form.

Bilden: En studsmatta måste hålla när du hoppar och ge dig en lagom skjuts uppåt.

material som valts och hur byggnaden är konstruerad.

Vad är en konstruktion?

En konstruktion är något som är hopsatt av flera delar. Det kan till exempel vara en byggnad, en apparat eller en maskin. Man kallar också själva utvecklingen av en teknisk produkt för konstruktion. Man säger att man konstruerar en apparat för att den ska göra vissa saker eller se ut på ett visst sätt.

En konstruktion kan påbörjas genom att man gör en ritning på den sak man vill tillverka. Sedan väljer man vilka delar man behöver skaffa eller själv tillverka. Ibland gör man en modell i mindre skala.

Det man konstruerar vill man helst ska vara stabilt och hålla så länge som möjligt. Man vill att konstruktionen ska ha hög hållfasthet.

Hållfasthet

Hållfasthet är en beskrivning av hur mycket ett material tål att tryckas ihop, dras ut, böjas och vridas utan att det skadas.

Hållfastheten för olika material kan vara väldigt olika. När man ska göra en konstruktion vill man välja ett material som klarar de påfrestningar som konstruktionen kan bli utsatt för. Därför testar man ofta flera material, till exempel genom att dra i eller böja materialen tills de går sönder.

Burj Khalifa är världens högsta byggnad. Den är drygt 800 meter hög. Här har man verkligen behövt tänka till när det gäller hållfastheten. Det gäller både vilka

När man bygger nytt är det viktigt att tänka på hur konstruktionen ska användas och vem som ska använda den. Det handlar om hållfasthet, materialval och design.

En gång- och cykelbro behöver konstrueras så att den håller för cyklister och gående. En bro som ska bära bilar och långtradare behöver ha en mycket stabilare konstruktion. Men båda broarna måste vara byggda av material som inte förstörs av väder, vind och temperatursvängningar.

Det är också viktigt att anpassa konstruktioner som broar och byggnader för att klara betydligt större påfrestningar än de kommer att utsättas för. Om de bara nätt och jämnt kan hantera de laster och rörelser som uppstår kan de gå sönder.

Exempel: konstruera en kniv

Anta att du ska konstruera och tillverka en kniv. Då behöver du svara på följande frågor:

– Vad ska kniven användas till? Ska den användas som smörkniv, för att skära grönsaker eller för att tälja dalahästar?

– Vem ska använda kniven? Är det barn, vuxna eller människor med funktionsvariationer?

– Hur ska kniven användas? Ska det vara en engångskniv eller ska den hålla i många år?

– Hur ska kniven skötas? Ska den kunna diskas i maskin eller måste den behandlas regelbundet?

– Vilka krav finns på knivens konstruktion? För en matkniv är till exempel följande egenskaper viktiga: greppvänligt handtag, bra balans så att kniven ligger skönt i handen, lagom tyngd och längd, lagom vass egg.

Det finns många slags knivar.

För att uppfylla alla krav väljer man mellan olika material. Bladet kan vara tillverkat av någon metall och handtaget kan vara av trä eller plast. Man justerar knivens längd och bredd för att göra den så hållfast och lättanvänd som möjligt. Först när alla val har gjorts börjar kniven testas. Fungerar den bra kan den börja tillverkas.

Personen som köper kniven måste också förstå hur den ska användas. Det fungerar till exempel inte att tälja dalahästar med en smörkniv, och en kniv av järn får inte ligga i vatten eftersom den börjar rosta.

Saker som är gjorda för att gå sönder

De flesta föremål vi använder ska hålla så länge som möjligt. Men vissa saker är tänkta att gå sönder när vi använder dem.

Ofta handlar det då om säkerhet. Någonting måste gå sönder i precis rätt ögonblick för att förhindra skada. Ett exempel är krockkudden som blåses upp till en skyddande ballong vid en bilkrock. Sedan går den inte att använda mer.

Här är några andra exempel på föremål som ska gå sönder när vi använder dem:

– Brandlarmets glas skyddar larmknappen och måste krossas för att man ska kunna sätta igång larmet.

– Plåten runt öppningen på en läskburk är tunnare än det övriga locket för att den ska brista när man drar i burköppnaren.

– Inbyggda deformationszoner i bilen knycklar ihop sig för att ta upp kraften vid en krock.

Bilar är konstruerade så att de knycklas ihop framtill och baktill vid en krock. Då skyddas passagerarna i bilen (som ju sitter i mitten).

Kraft och form

Två krafter som kan påverka konstruktioner och material är dragkraften och tryckkraften. Dragkraft är en kraft som drar isär konstruktionen eller materialet.

Tryckkraft är en kraft som trycker på konstruktionen eller materialet. Ett exempel är en nötknäckare som trycker ihop nöten tills skalet spricker.

En hel del föremål utsätts samtidigt för både drag- och tryckkrafter, till exempel när de böjs. Böjning är ofta påfrestande för både konstruktioner och material.

Många hårda material är tåliga mot tryckkrafter men däremot inte mot dragkrafter. Ett exempel är betong. Om materialet utsätts för böjning kan sprickor uppstå och föremålet kan gå sönder.

Takbalkarna av trä har ställts på högkant. Då kan de hålla upp tyngre tak.

Att förhindra böjning

Man kan förhindra att ett material, ett föremål eller en konstruktion böjs och riskerar att gå sönder. Exempelvis kan man ställa föremålet på högkant eller armera det.

Ställa på högkant

Tänk dig att du har ätit glass och nu bara har glasspinnen kvar. Håll pinnen i båda ändar när den ligger platt. Då är det ganska lätt att böja glasspinnen uppåt en aning. Kanske klarar du till och med att bryta av den.

Vrid nu på pinnen så att du håller du den på högkant mellan fingrarna. Då orkar du nog inte böja glasspinnens ändar uppåt längre.

Att ställa saker på högkant är en metod som används ofta när föremål och konstruktioner tillverkas och byggs. I taket på stora sporthallar kan du ofta se långa träbalkar som alla står på högkant.

Nötknäckaren krossar nötens skal med hjälp av tryckkraft.

Armeringsjärn används när man bygger i betong för att konstruktionen ska tåla stora krafter.

Armering

För att förhindra material och konstruktioner att ändra form eller böjas kan de armeras. Med det menar man att man förstärker materialet.

Ett material som ofta har armering är betong. Då gjuter man in armeringsjärn, långa järnstänger, i betongen. Järnen placeras där materialet utsätts för dragkrafter. På så sätt blir materialet mer tåligt mot böjning.

Ett annat exempel är vattenslangar där man gjuter in nät av glasfiber i plasten. På så sätt klarar slangen ett större tryck från vattnet innan den spricker.

Former

När man bygger mobilmaster, taket i en sporthall eller en bro vill man inte att konstruktionen blir för tung. Därför använder man så lite material som möjligt, utan att hållfastheten och säkerheten påverkas.

Ett fiffigt sätt att göra det på är att konstruera och bygga i olika former. Två former som man ofta använder är balkar och fackverk.

En I-balk kan konstrueras från en fyrkantsbalk.

Balkar

Ett sätt att förstärka konstruktioner är att använda balkar. De kan se ut på olika sätt och bestå av olika material. Beroende vad som ska konstrueras och byggas väljer man den form och det material som passar bäst.

Balkar har ofta namn efter bokstäver. De ser nämligen ut som bokstäver i genomskärning. Det finns till exempel I-, C-, U-, L-, T- och H-balkar.

En vanlig balkform är I-balken, som ofta används när man bygger kortare broar. I-balken blir nämligen stark när man ställer den på högkant.

Fackverk

En form som ofta används för att göra en konstruktion tåligare är fackverk. I ett fackverk är balkarna hopsatta som trianglar. En triangel sitter ihop med andra balkar i tre hörn och sidorna kan därför inte vrida sig.

Man tror att fackverk började användas i början av bronsåldern för 4 500 år sedan. Då användes timmer för att bygga enkla hyddor.

Stora fyrkantsbalkar av betong används när man bygger hus. Lägg märke till att balkarna ställs på högkant.

Om en kraft trycker på en fyrhörnings hörn förändras konstruktionen lätt. Den blir skev. I ett fackverk är balkarna ordnade i trianglar. Om en kraft verkar på något av hörnen kan formen inte förändras eftersom vinklarna är stela.

Triangeln är en stabil form jämfört med till exempel en fyrhörning. En konstruktion som är uppbyggd av fackverk blir alltså stabil och hållfast. Dessutom går det åt ganska lite material att bygga ett fackverk. Konstruktionen blir alltså både billig och lätt. Fackverk används ofta i byggkranar, högspänningsstolpar, tak i sporthallar och i broar.

Sammanfattning

@ En konstruktion är något som är hopsatt av flera delar.

@ Hållfasthet är ett mått på hur mycket ett material tål att tryckas ihop, dras ut, böjas och vridas utan att det skadas.

@ Dragkrafter uppstår när konstruktionen eller materialet dras isär.

@ Tryckkrafter uppstår när en tryckande kraft påverkar konstruktionen eller materialet.

@ Material kan förstärkas mot böjning genom att armeras.

@ I ett fackverk är balkarna hopsatta som trianglar.

Byggkranar är uppbyggda av fackverk. De är därför stadiga, lätta och enkla att flytta.

Kapitel 2

Hållbara konstruktioner

Stabila konstruktioner

Instuderingsuppgifter

1. När man pratar om konstruktion kan man mena två olika saker. Vilka?

2. Ge några exempel på konstruktioner.

3. Vad menas med hållfasthet?

4. Varför är vissa saker gjorda för att gå sönder när de används?

5. Två typer av krafter som kan påverka ett föremål är dragkraft och tryckkraft. Beskriv hur de påverkar en konstruktion. Vad är skillnaden mellan dem?

6. Vilka metoder kan användas för att förhindra att ett material eller en konstruktion böjer sig och går sönder?

7. Vad menas med en fackverkskonstruktion?

8. Ge några exempel på konstruktioner där fackverk används.

Aktiviteter

1. Krafter vid böjning

Undersök tryckkrafter och dragkrafter som uppstår vid böjning.

a. Försök komma på föremål som man har sönder för att de ska kunna användas.

b. Fundera på vad som går sönder och när.

c. Rita en tabell med två kolumner: “Föremål” och “Vad går sönder och när?”

d. Fyll i tabellen med dina slutsatser.

2. Rädda ett ägg

Bygg en skyddsanordning för att rädda ett ägg från att gå sönder när det släpps från flera meters höjd. Ägget ska gå att sätta in i och ta ut ur konstruktionen. Om ägget är helt när det har landat har du löst uppgiften.

a. Du behöver ett okokt ägg och olika material, till exempel sugrör, kartong, modellera, ballonger, papper, glasspinnar, bomull, tandpetare, tejp, plastpåsar, plastmuggar, gem.

b. Börja med att fundera ut några idéer om hur du skulle bygga en konstruktion som gör att ägget håller.

c. Välj material och bygg skyddskonstruktionen.

d. Släpp konstruktionen (med ägget i sig) från den höga höjden. Håll tummarna för att ägget håller!

Laboration

Brokonstruktion

Syfte

Att utforska hållfastheten hos olika typer av broar.

Det här behöver du

– Papper i A4-storlek, till exempel kopieringspapper.

– Maskeringstejp.

– Böcker.

– Vikter.

– Skrivpapper och penna.

Gör så här

Bygg olika slags broar med tunn papp. Var noga med att bygga alla broar lika långa och breda. Annars kan de inte jämföras med varandra.

Balkbro

1. Brobalkarna ska bli kvadratiska i genomskärning. Använd A4-papperets hela längd. Rita remsor som är 2 cm breda på papperet. Den sista remsan ska överlappa den första. Varje balk behöver alltså fem remsor.

2. Klipp ut en bit av papperet med remsorna som är 10 cm bred.

3. Vik papperet på längden utmed strecken så att fem sidor bildas. Tejpa ihop den sista skarven så att en av sidorna blir dubbel.

4. Vik ytterligare fyra balkar.

5. Lägg balkarna bredvid varandra så att de fyller upp en ”vägbana”. Låt balkarna gå mellan ett par högar med böcker.

6. Lägg en pappskiva ovanpå balkarna.

7. Belasta bron med vikter som ställs mitt på brospannet. Hur stor vikt klarar bron innan konstruktionen rasar? Notera dina iakttagelser på ett papper.

Fackverksbro

1. Rita streck med 2 cm avstånd utmed längden på ett A4-papper.

2. Vik papperet längs med strecken så att profilen blir som ett dragspel.

3. Se till att bredden och längden på bron blir densamma som för balkbron. Lägg en pappskiva ovanpå fackverket (använd inte samma pappskiva som för balkbron).

4. Lägg brospannet mellan ett par högar med böcker.

5. Belasta bron med vikter som ställs mitt på brospannet. Hur stor vikt klarar bron innan konstruktionen rasar? Notera dina iakttagelser på ett papper.

Bro med valvförstärkning

1. Vik en ny balkbro (se ovan).

2. Vik en ny fackverksbro (se ovan).

3. Förstärk brospannen genom att placera en valvbåge av ett krökt papper under broarna och mellan några böcker.

4. Se till att brospannen på broarna är lika långa och lika breda. Lägg en pappskiva ovanpå båda.

5. Belasta broarna med vikter som ställs mitt på brospannen. Hur stor vikt klarar broarna innan konstruktionen rasar? Notera dina iakttagelser på ett papper.

Frågor

1. Vilken brokonstruktion klarade störst last – balkbron eller fackverksbron?

2. Gjorde valvbågen någon skillnad? Klarade brospannen större eller mindre last? Försök förklara resultatet.

3. Har du sett valvbågar någon annanstans som används på samma sätt som i broarna? Var?

valvbåge

Bilden: I storstaden kan du hitta mängder av olika material. Det finns material i alla former, färger och storlekar. Glas, plast, trä, betong och metall. Vilka material ser du själv på din väg till skolan?

Material av olika slag

De flesta saker är gjorda av ett eller flera material. Vilka material finns det egentligen? Vilka egenskaper har de och hur väljer man bland dem? Och hur är de tillverkade?

Ord och begrepp

Elasticitet är att ett material återtar sin ursprungliga form när det har förändrats.

Hårdhet är hur väl ett material motstår en kraft som vill ändra dess form.

Material är ett ämne som man kan tillverka saker av.

Plasticitet är att ett material behåller sin form när det har förändrats.

Tre sorters material

Vi människor är beroende av alla de föremål vi använder dagligen. Då är det inte bara viktigt att de har rätt form och fungerar som det är tänkt. Det är också viktigt att de är gjorda av rätt material. Tänk en stund på de saker du använder under en vanlig dag hemma och i skolan. Vilka material är sakerna gjorda av?

När man tillverkar olika föremål väljer man material beroende på vad föremålet ska användas till. Oftast menar man fasta material när man pratar om material. Det är material som är mer eller mindre hårda, som glas, betong, sten, trä, metall, plast och gummi. Material kan delas in i tre sorter beroende på varifrån de kommer: – Naturliga material – finns i ren form i naturen. Exempel är trä, sten och lera.

– Utvunna material – finns i naturen men måste utvinnas och förädlas innan de kan användas. Exempel är järn, brons och gummi.

– Uppfunna material – material som människan har tagit fram. Exempel är plast, stål, glas och betong.

Salladsbestick – ett föremål, olika material

Salladsbestick är fantastiskt bra att ha till just sallad. De kan vara tillverkade av till exempel trä, stål eller plast.

Varför tillverkas då samma sorts föremål av olika material? Det kan bero på flera saker.

En orsak kan vara design. Vissa gillar trä, andra metall och så vidare. Det kan också bero på att företag som redan tillverkar liknande föremål vill göra fler produkter. Om företaget redan tillverkar vanliga bestick av plast är det kanske lätt att börja tillverka salladsbestick.

Det finns många andra föremål där du kan välja vilket material du vill ha. Stolar och bord kan vara av trä, metall eller plast. Datorer och surfplattor kan ha ytterskal av plast eller metall.

Materialens egenskaper

Olika material har olika egenskaper. En del är hårda, vissa kan töjas ut, andra kan böjas och så vidare.

Ett materials egenskaper påverkar vad det kan användas till. Till exempel är det svårt att tillverka en hållbar mobiltelefon av modellera. En mobiltelefon blir mycket lättare att tillverka av hårdplast, glas och metall.

Du kan ställa fem frågor för att ta reda på vilka egenskaper ett material har:

1. Är materialet hårt eller mjukt?

2. Är materialet elastiskt?

3. Är materialet lätt att forma?

4. Tål materialet tryckkrafter?

5. Tål materialet dragkrafter?

Vi ska nu titta lite närmare på var och en av dessa frågor.

Lera är ett naturligt material som är lätt att forma.

Vilket material är hårdast? Stenen …

… eller bildäcket?

Är materialet hårt eller mjukt?

En viktig egenskap hos ett material är dess hårdhet. Känn på en sten och sedan på en hoppboll av gummi. Stenen är hårdast. Det är enkelt. Men vad är hårdast av stål och trä?

Diamant är det hårdaste materialet som finns i naturen. Inget annat naturligt material kan göra repor i diamant.

Hur hårt ett material är jämfört med ett annat material kan man enkelt testa genom att repa de två materialen mot varandra. Det material som repar det andra är hårdast, det material som blir repat är mjukast.

Om du drar en gaffel av rostfritt stål mot en skärbräda av trä så repas skärbrädan. Men drar du kanten av skärbrädan mot gaffelns skaft så blir det ingen repa. Stål är alltså hårdare än trä.

Är materialet elastiskt?

Du har säkert dragit ut en gummisnodd, släppt den och sett hur snabbt den drar ihop sig igen. En gummisnodd är mycket elastisk. Ett material som återgår till sin ursprungliga form efter att ha sträckts ut eller tryckts ihop har stor elasticitet.

Alla material är mer eller mindre elastiska. Men de är bara elastiska till en viss gräns. Om gummisnodden dras ut för mycket går den till slut av. En blyertspenna går att böja lite grann utan att den går sönder. Men böjs den för mycket så knäcks den.

Är materialet lätt att forma?

En del material är lätta att forma och behåller sedan sin senaste form. Man säger att materialet är plastiskt eller har hög plasticitet.

Du har säkert gjort figurer eller prylar av modellera. Från början hade leran en viss form men när du var klar behöll leran den nya formen.

Många metaller och plaster kan bockas och böjas till en ny form och därefter behålla den. Det kan man råka ut för när man ska slå i en spik. Slår man till lite snett så böjer sig spiken.

Tål materialet tryckkrafter?

En del material tål kraftig tryckande belastning utan att de pressas ihop eller går sönder.

Till exempel kan en ubåt stå emot höga tryckkrafter från vattnet runt omkring. Stolen du sitter på står emot din vikt utan att gå sönder. Husgrunder, golv och PET-flaskor står också emot tryckande krafter.

Tål materialet dragkrafter?

En del material kan stå emot stor töjande belastning utan att påverkas eller gå sönder.

Till exempel tål kedjorna i en gunga stora dragkrafter. Likaså vajern i hissen och linan som man har förtöjt båten med. Däremot brukar sladden till mobilens hörlurar inte tåla att man drar i dem. Sladden brukar gå sönder vid kontakten.

Sten är ett material som tål stora tryckkrafter. Enorma klippblock kan vila på varandra i tusentals år ytan att någonting händer.

När du köper modellera så är den ofta i form av raka stänger. Sedan kan du forma modelleran till vad du vill, till exempel en lila katt. Modelleran behåller sin nya form.

Vad ska materialet användas till?

När man väljer material för att tillverka ett föremål är det viktigt att man vet vad det ska användas till. Om man ska tillverka våtservetter väljer man ett annat material än om man ska tillverka mobilskal.

En annan fråga som bestämmer vilket material man väljer är hur föremålet ska användas. Ska materialet användas för att skiva gurkor eller ska det tåla att köras över av en lastbil? En kökskniv kräver andra material än en bro.

En fråga som också är viktig är hur länge föremålet ska kunna användas. Är det bara en enda gång eller under många år? Engångsbestick görs av plast medan bestick som ska klara många års användning görs av rostfritt stål.

Ska föremålet gå att återvinna? Även det valet begränsar vilka material som kan användas.

Hajens speciella skinn gör det lätt för den att simma fort.

Material och teknik som inspirerats av naturen

Naturen har fungerat som inspiration till många tekniska lösningar. Naturen har också inspirerat till olika material och konstruktioner.

Ett exempel från vardagen är kardborrbandet som finns i skor och kläder. Kardborrbandet har inspirerats av kardborrarnas frökapslar som har små taggar som fäster på förbivandrande djur.

Vaxkakorna i en bikupa är formade som sexhörningar. En konstruktion som är formad på detta sätt är mycket stabil. Sexhörningen är den form som bär mest vikt med minst material.

Spindeltråd är ett mycket tåligt material som är starkare än stål och har egenskaper som inte finns i några konstgjorda material. Det forskas mycket om hur man skulle kunna härma spindeltrådens egenskaper, men än har man inte lyckats framställa konstgjord tråd som är lika hållfast.

Hajskinn har traditionellt använts som sandpapper – skinnet är mycket strävt när man drar det åt ena hållet. Om man drar det åt andra hållet är det däremot mycket glatt, en egenskap som gör att friktionen mot vattnet blir mycket liten och att hajar kan simma snabbt. De snabbaste hajarna kan simma i över 70 kilometer i timmen!

Forskare försöker konstruera hajskinnslika material som gör det möjligt att röra sig snabbare genom vatten. Återanvändbar tejp som inte klibbar har inspirerats av geckoödlans fötter, som har miljoner små hårstrån som anpassar sig perfekt till ytan. Med hjälp av vanliga material som kevlar och elastiskt gummi kan man i dag tillverka ”geckotejp” som gör det möjligt att klättra på väggar och tak, precis som Spindelmannen.

Spindeltråden hör till de starkaste och mest elastiska material vi känner till.

Geckoödlans fot har tusentals små hårstrån som ger ett fantastiskt grepp mot underlaget.

Kardborrarnas

vantar.

Sammanfattning

@ Material kan delas in i tre typer beroende på varifrån de kommer: naturliga material, utvunna material och uppfunna material.

@ Olika material har olika egenskaper. En del är hårda, andra kan töjas ut, andra kan böjas och så vidare.

@ Ett material som återtar sin ursprungliga form efter att det har sträckts ut eller tryckts ihop är elastiskt.

@ Ett material som behåller sin form efter att det har sträckts ut eller tryckts ihop är plastiskt.

@ Många moderna material har egenskaper som liknar naturens lösningar.

krokar fäster lätt på päls och

Kapitel 2

Hållbara konstruktioner

Material av olika slag

Instuderingsuppgifter

1. Sortera in orden i två grupper: material och inte material.

– Vaniljsås, sten, risgryn, betong, plast, glass, luft, klockgroda, trä, glas.

2. Tre sorters material

a. Man brukar dela in materialen i tre grupper. Vilka?

b. Beskriv vad som är speciellt med materialen i varje grupp.

c. Ge tre exempel på material i varje grupp.

3. Para ihop materialens egenskaper med beskrivningarna. – Egenskaper: Formbart, hårdhet, elastiskt, dragtåligt, trycktåligt.

– Beskrivningar:

Egenskapen bestämmer hur lätt materialet kan repas.

Går att dra ut eller trycka ihop men återgår sedan till sin ursprungliga form.

Materialet går lätt att bearbeta till en ny form som det behåller.

Materialet kan sträckas ut utan att det går sönder.

Materialet kan pressas ihop utan att det går sönder.

4. Var kan man hitta naturliga material?

5. Hur kan man testa vilket av två material som är hårdast?

6. Vad kallas material som människan har tagit fram?

7. Ge exempel på hur människor har inspirerats av naturen när de har skapat nya material eller konstruktioner.

Aktivitet

Material i olika föremål

Undersök vilka material som används i olika föremål.

a. Gör en tabell med tre kolumner: “Naturligt material”, “Utvunnet material” och “Uppfunnet material”.

b. Välj ut ett antal föremål (läraren bestämmer hur många).

c. Vilka material är föremålen gjorda av? Vissa föremål är gjorda av fler material än ett. Försök att beskriva materialen så gott det går – kan du inte så gissa.

d. Fyll i tabellen med dina slutsatser.

Rätt papper till rätt sak

När vi använder olika slags papper väljer vi det som är konstruerat för rätt ändamål. Kopieringspapper ska man kopiera på, tidningspapper ska man göra tidningar av, toalettpapper ska finnas på toaletten och hushållspapper är bra att torka upp vatten med.

Syfte

Att undersöka egenskaperna hos olika papperssorter.

Det här behöver du

– Stora glasbehållare eller hinkar, fyra stycken.

– Fyra olika papperssorter: kopieringspapper, tidningspapper, hushållspapper och toalettpapper.

– Vatten.

Gör så här

1. Fyll hinkarna med vatten till två tredjedelar.

2. Titta noga och känn sedan på varje sorts papper. Beskriv din observation.

3. Lägg en sorts papper i varje hink. Allt papper ska bli indränkt med vatten.

4. Låt experimentet stå i en till två timmar.

5. Titta noga på papperet. Känn sedan på det. Beskriv din observation.

Frågor

1. Är det någon skillnad på papperssorterna innan och efter att de legat i vatten? (Att det är blött räknas inte som någon skillnad.)

2. Var någon av papperssorterna helt opåverkad av vattnet?

3. Vilket eller vilka papper kan man spola ner i toaletten? Varför är det tillåtet att göra det?

4. Fundera över vad det är som bestämmer papperssorternas egenskaper.

Ljudisolering

Syfte

Att undersöka olika materials förmåga att dämpa ljud.

Det här behöver du

– En klasskompis.

– En tom kartong med lock som det varit kopieringspapper i.

– Olika ljudisolerande material.

– En äggklocka av äldre modell som låter mycket.

Gör så här

1. Planera hur en ljudisolerande kartong ska konstrueras.

2. Bestäm tillsammans hur materialet ska fästas vid kartongens väggar så att det blir ett hålrum i mitten.

3. Skriv noggrant ner era tankar och skisser.

4. Innan ni startar bygget presenterar ni er skiss för läraren.

5. Konstruera er ljudisolerande låda.

6. Jämför lådans ljudisolerande förmåga med de lådor som dina klasskamrater konstruerar. Testa systematiskt varje låda och anteckna noggrant det du hör och upplever.

Frågor

1. Jämför resultaten för de olika lådorna och diskutera dem gemensamt och tillsammans med läraren.

2. Vilka slutsatser kan du dra om de olika materialens förmåga att isolera ljud?

Bilden: Hur gör man för att en idé ska bli verklighet?

Någonstans på vägen är kanske det blivande huset en modell på trähyllan.

Från idé till färdig produkt

Det ligger mycket arbete och tid bakom de tekniska produkterna du ser i affären, även de saker som inte ser särskilt komplicerade ut.

En produkt börjar med en idé som ska förtydligas och anpassas så att den blir billig och möjlig att producera samtidigt som den ska vara hållbar och snygg.

Här får du veta mer om hur man går från idé till produkt.

Ord och begrepp

Design är formen eller utseendet på en sak som någon har tillverkat.

Idé är en inre bild som man har av hur något kan se ut.

Innovation är någonting nytt som påverkar utvecklingen inom ett visst område.

Modell är en förenklad bild eller beskrivning av något som är komplicerat.

Patent är en rättighet enligt lagen att tillverka och sälja en uppfinning.

Produkt är något man använder och som kan vara tillverkad av människan.

Prototyp är den första modellen som tas fram av en uppfinning.

Uppfinning är en helt ny teknisk konstruktion eller en viktig förbättring av en tidigare konstruktion.

Tänk igenom din idé ordentligt och gör en skiss innan du bestämmer dig.

Från idé till verklighet

Har du någonsin fått en idé till en pryl eller ett datorprogram och försökt att konstruera den på egen hand? Kanske har du velat bygga en apparat som skjuter gummiband eller göra ett eget spel i Scratch?

Även om en produkt du köper i affären är mycket mer genomarbetad än den du kan göra själv är vägen dit densamma.

Om du har uppfunnit och tagit fram en ny teknisk sak kan du ta patent på den. Då bestäms det att ingen annan får tillverka och sälja uppfinningen utan att fråga dig om lov först.

– Du börjar med en idé: ”Jag skulle vilja konstruera en pryl som kan skjuta gummiband från ena sidan av rummet till den andra.”

– Du använder din fantasi för att tänka ut lösningar: ”Kanske kan jag göra något med kylskåpsmagneter? Eller av en gaffel? Eller …”

– Du gör en enkel konstruktion och testar dina idéer: ”Magneterna fungerar inte. Om jag böjer gaffeln och sätter fast en liten träbit i toppen så …”

– Om du hittar en konstruktion som fungerar bra kan du tillverka en färdig gummibandsskjutare. Du har löst problemet!

Du som har byggt med LEGO eller spelar Minecraft känner igen processen. Du har en idé och funderar ut vad du behöver för att den ska bli till verklighet.

Designprocessen

När en uppfinnare eller ett företag arbetar med att uppfinna eller förbättra tekniska saker arbetar de på ett liknande sätt.

Arbetssättet kallas för designprocessen. Designprocessen är viktig när man ska ta sig från en idé till en färdig produkt.

Det finns nästan alltid en plan när tekniska produkter skapas. Designprocessen kan delas in i fyra steg:

1. Börja med en idé.

2. Fundera ut förslag på lösningar.

3. Konstruera och testa lösningarna.

4. Tillverka och sälj.

Vi tittar lite närmare på de tre första stegen.

Börja med en idé

Nästan alla tekniska uppfinningar har gjorts för att vi har behövt nya saker eller velat lösa problem.

Någon har kanske spelat gitarr och tänkt: ”Det skulle vara trevligt att kunna spela in musiken så att andra kan spela upp den när de vill lyssna.”

Någon annan har tänkt att: ”Stearinljuset ger trevligt ljus när det är mörkt, men det är rätt svagt och så kan det börja brinna. Jag skulle vilja ha någon sorts lampa som kan vara tänd längre, ger starkare ljus och inte är så brandfarlig.”

Ibland finns redan uppfinningen, men någon tycker att den borde fungera på ett bättre eller på ett lite annorlunda sätt. I de första telefonerna behövde man skrika för att kunna höras. Någon tänkte att det vore bättre om man kunde prata normalt – det kan man i dag!

Bolla idén med andra

Uppfinnaren frågar nästan alltid de som ska använda saken redan i detta steg av processen. Vad behöver användaren?

Om du vill uppfinna ett bättre gamingbord för att spela datorspel är det en bra idé att fråga just datorspelare vad de tycker och vad de behöver. De som ska använda gamingborden kan alltså vara med i arbetet redan från början.

Att utveckla idén

En viktig sak att tänka på när man uppfinner är att få tag på rätt personer. Det är svårt att göra allting själv. För att göra ett datorspel behövs kanske en illustratör, någon som vet mycket om programmering och någon som är bra på att leda stora projekt.

Ge förslag på lösningar

Nu är det dags att ge förslag på hur gamingbordet ska fungera. Du kan göra enkla skisser för hand eller göra ritningar på datorn.

Om man vill bygga ett hus gör man först flera skisser för att pröva olika lösningar och former.

Det är viktigt att tänka på helheten. Materialet får inte vara för dyrt om du vill sälja gamingbordet till många. Om det är för dyrt har de flesta inte råd att köpa det.

Det finns många andra frågor att tänka på. Ska gamingbordet gå att återvinna? Då kan den bara tillverkas av vissa material. Om småbarn ska använda det får det inte ha några vassa kanter så att de skadar sig.

Ofta kommer man fram till många förslag på hur en uppfinning ska konstrueras. Men till slut väljer man en lösning att gå vidare med.

Innan man bygger ett riktigt hus konstruerar man en modell för att få en känsla av hur det kommer att bli i verkligheten.

Konstruera och testa

När man har hittat en lösning som man tror kan fungera tar man fram en modell av uppfinningen och börjar göra tester.

Tester kan göras vid flera tillfällen under arbetets gång. Det kan vara tekniska tester för att se om allt fungerar. Det kan också vara tester där användare får prova produkten och tycka till om den.

När en modell av gamingbordet är klar kan användarna testa den. Kanske är användarna nöjda och allt fungerar som det är tänkt, men kanske behöver något förändras. Om det upptäcks fel och brister eller om användarna inte är nöjda kanske du får börja om från början.

När alla tester är klara och alla ändringar har gjorts kan gamingbordet börja tillverkas och sedan säljas.

När man konstruerar en helt ny maskin kallas den första testmodellen prototyp. Prototypen testas så att man kan se att den fungerar som den ska.

Uppfinnaren Thomas Alva Edison

Amerikanen Thomas Alva Edison är en av tidernas främsta uppfinnare. Han föddes 1847 och dog 1931.

Vi har Edison att tacka för ett stort antal tekniska uppfinningar, till exempel telegrafen, stencilapparaten, fonografen, mikrofonen, telefonen, filmkameran och glödlampan.

Den uppfinning som han är mest känd för är glödlampan. Han testade över 1 600 material för den tråd som behövde glöda inuti glödlampan. Allt från platina till ett skäggstrå från en medarbetare.

Edison med en tidig fonograf. Apparaten var den första som kunde spela in och spela upp ljud.

Sammanfattning

@ Designprocessen kan delas in i fyra steg: idé, förslag till lösning, konstruktion och testning samt tillverkning.

@ Den första testmodellen kallas för prototyp.

@ Thomas Alva Edison är en av tidernas främsta uppfinnare.

@ Uppfinningar som får stort genomslag i samhället eller industrin kallas innovationer.

Kapitel 2

Hållbara konstruktioner

Från idé till färdig produkt

Instuderingsuppgifter

1. Sätt de fyra stegen i designprocessen i rätt ordning:

– Tillverka och sälja. – Ge förslag på lösningar.

– Fundera på din idé.

– Konstruera och testa.

2. Vad är en prototyp och hur används den?

3. Hur kommer det sig att tekniska uppfinningar görs?

4. Varför är designprocessen viktig när man utvecklar en produkt?

5. Vilka typer av tester kan man göra under designprocessen?

6. Ge exempel på tre svenska uppfinningar eller innovationer.

Aktiviteter

1. Populära uppfinningar

En del saker som uppfunnits lever kvar länge. Exempel är hjulet och telefonen. Andra har kort livslängd, trots att det kanske var en bra uppfinning.

a. Vad kan det bero på att vissa saker som uppfinns finns kvar och används i århundraden medan andra försvinner fort?

b. Andra saker används av väldigt många under ganska många år. Sedan slutar man att använda saken. Från 1970-talet till slutet av 1990-talet hade väldigt många hem till exempel videobandspelare med VHS-kassetter. I dag har nästan ingen det. Vad beror det på?

c. Försök komma på ytterligare uppfinningar som var populära förr men som inte finns längre. Hur fungerade de och varför försvann de?

2. Ta reda på mer

Ta reda på fakta om en uppfinnare eller en uppfinning som du skulle vilja veta mer om och skriv en text.

a. Beskriv hur uppfinnaren fick sin idé, hur uppfinningen har utvecklats under historien och om den finns kvar och används i dag.

b. Illustrera med ett par bilder från internet.

c. Ange källor till den information du har hämtat.

Laboration

En genial förpackning

Syfte

Att skapa en pappersförpackning av ett papprör.

Det här behöver du – Papprör med högst 6 cm diameter. – A4-papper.

– Limstift eller annat klister. – Linjal.

Gör så här

1. Vira A4-papperet runt röret.

2. Se till att papperet inte sitter för hårt på röret. Limma ihop papperet i kanten så att det bildar en tub runt röret (bild 1).

3. Dela in papperstuben i tre lika stora delar. Gör först två markeringar på tuben. Ett A4-papper är 296 mm långt, så varje del blir ungefär 98 mm lång.

4. Lossa tuben från röret och limma noggrant ihop ändarna på tuben. De båda limfogarna ska vara vinklade 90 grader i förhållande till varandra som bilden visar (bild 2).

5. Lägg en linjal på den ena markeringen. Vik upp papptuben mot linjalen så att vikningen blir skarp (bild 3).

6. Gör en ytterligare skarp vikning vid den andra markeringen i 90 graders vinkel mot den första vikningen (bild 4).

7. Klipp utmed markeringarna med en sax så att du får tre delar.

8. Limma en rak fog vid varje öppning. Nu har du tre förpackningar (bild 5).

Papperet har virats runt röret och limmats till en tub. 1

Tubens ändar är limmade i 90 graders vinkel.

Rita markeringar på två ställen utmed tuben så att den delas i tre lika stora delar. Det är lättare att rita markeringarna när tuben sitter på pappröret.

Vik tuben skarpt vid markeringarna. De två vikningarna ska göras i 90 graders vinkel.

Färdiga förpackningar.

Om du har spelat Minecraft har du säkert träffat på Steve.

Några svenska uppfinningar

Om en uppfinning säljs och används mycket kan den få stor betydelse i samhället. Det kan vara en teknisk sak som förenklar vardagen för många. Det kan också vara en speciell industrimaskin som gör tillverkningen enklare, snabbare och billigare. Då säger man att uppfinningen är en innovation

Det finns många kända svenska uppfinningar och innovationer. Här är några av de viktigaste.

Blixtlåset

Det finns blixtlås överallt – på jackor, tröjor, byxor och väskor. Gideon Sundbäck fick 1917 patent på den sorts blixtlås som används i dag. Varje år produceras fler än 10 miljarder blixtlås.

Nästan hälften av alla blixtlås tillverkas av det japanska företaget YKK. Titta på ett blixtlås – sannolikheten är stor att det står YKK på det.

Propellern

John Ericsson fick 1836 det första patentet på fartygspropellern. Han konstruerade också den första propellerdrivna båten. Även om det har skett många förbättringar av propellern är grundprincipen fortfarande densamma.

Dynamiten

Under 1860-talet uppfann Alfred Nobel dynamiten. Dynamit var det första starka sprängämne som man kunde hantera utan att riskera att sprängas i luften.

Alfred Nobel tjänade mycket pengar på försäljning av dynamit, och han använde en hel del av dessa pengar till att instifta Nobelprisen. Kan du namnet på någon Nobelpristagare?

Skiftnyckeln

Skiftnyckeln är ett verktyg för att dra åt eller lossa muttrar. Johan Petter Johansson

uppfann skiftnyckeln omkring 1890. I stället för att använda olika verktyg för olika mutterstorlekar kunde man nu använda en enda skiftnyckel. De skiftnycklar som fortfarande tillverkas och används överallt i världen är mycket lika den ursprungliga uppfinningen.

Trepunktsbältet

Nils Bohlin uppfann trepunktsbältet som i dag används i de allra flesta bilar. Det infördes i Volvobilar 1959 och patenterades 1962. Volvo hade kunnat tjäna enormt mycket pengar på att ta betalt för att andra bilmärken skulle få använda uppfinningen, men valde att låta andra biltillverkare använda trepunktsbältet gratis. Och tur var väl det – minst en miljon liv har räddats av uppfinningen.

Kylskåpet

Baltzar von Platen och Carl Munters uppfann det första praktiskt användbara kylskåpet för hemmet 1922. Deras innovation var ett tyst kylskåp utan rörliga delar som kunde drivas av el. Innan kylskåpet blev vanligt förvarades färsk mat i gemensamma isskåp i källaren i huset där man bodde. Först på 1960-talet började de flesta kök ha kyl och frys.

Tänt var det här! Dynamiten är inte lika farlig att hantera och transportera som tidigare sprängämnen.

Spotify

Daniel Ek och Martin Lorentzon lanserade

Spotify 2008. Det är en musiktjänst som streamar musik över internet. Innan Spotify köpte man ett album eller en låt i taget, men med Spotify abonnerar man på tjänsten och får fri tillgång till all musik. I dag har Spotify mer än 500 miljoner användare.

Bluetooth

Bluetooth är en svensk uppfinning som utvecklades av Ericsson i Lund och som i dag är internationell standard för att överföra radiosignaler över korta sträckor. De första produkterna som använde Bluetooth kom 2000. Bluetooth används överallt – du känner säkert igen symbolen på din mobiltelefon. Om den är tänd kan du trådlöst koppla ihop mobilen till dina hörlurar eller högtalare.

Minecraft

Minecraft skapades 2011 av Markus ”Notch” Persson och är det mest sålda datorspelet någonsin. Man kan göra i princip vad man vill i sin värld. Kanske har du spelat i överlevnadsläge för att ta dig till draken i ”The End” eller i kreativt läge för att bygga egna hus eller städer. Det finns många andra framgångsrika svenska spelföretag, till exempel DICE (Battlefield) och King (Candy Crush).

Spotify är den största streamingtjänsten för musik. Kanske använder du den?

Propellrar används på båtar, flygplan och helikoptrar.

Skisser och ritningar

En uppfinnare som vill konstruera en idé börjar ofta med en skiss. För att kunna tillverka föremålet krävs en detaljerad ritning med siffror som anger storlekar och andra mått. Det fungerar på samma sätt om du ska möblera om ditt rum. Du har en idé och börjar skissa hur du vill att rummet ska se ut.

Men innan du köper bokhyllor och en ny säng kan det vara bra att mäta upp rummet och göra en ritning. Kanske får bokhyllan inte plats bredvid sängen?

Ord och begrepp

Dimension är tvådimensionell (2D) om föremålet ritas platt eller tredimensionell (3D) om föremålet ritas med djup.

Ritning är en detaljerad beskrivning av ett föremål i form av en bild med mått.

Skala anger hur stort ett ritat föremål är jämfört med verkligheten.

Skiss är en snabb och enkel teckning som visar ett förslag.

Vy är en av de riktningar som ett föremål visas i på en ritning: framifrån, från sidan och uppifrån.

Bilden: Skissen är ofta enkel. Den ger bara en ungefärlig bild av hur man vill att resultatet ska bli. På vänster sida i bilden finns skissen och på höger sida det tänkta resultatet.

Skissen gör man snabbt för hand för att pröva olika idéer och lösningar. Om man hittar en form och ett uttryck som man gillar är nästa steg en ritning.

Skissen

En skiss är en enkel ritning. Skissen visar ofta inte rätt storlek på de olika delarna. Den kanske inte heller visar alla delar som behövs för konstruktionen.

Du använder en skiss för att pröva idéer och fundera över olika lösningar. Kanske måste du göra många skisser innan du kan göra en detaljerad ritning.

Kanske har du själv gjort en enkel skiss när du har funderat på hur du ska möblera om ditt rum?

Ritningen

Om det redan finns en skiss av uppfinningen eller konstruktionen, varför behövs det då en ritning? Jo, ritningen är nödvändig för att kunna tillverka det man har uppfunnit. På ritningen anges former, dimensioner och mått. En ritning visar mycket mer exakt hur ett föremål ska se ut jämfört med den mer ungefärliga skissen.

Förr gjordes ritningar för hand. Kanske har du gjort en ritning på papper i träslöjden eller textilslöjden? I dag ritar man de flesta ritningar direkt i datorn med ett ritprogram.

En arkitekt skapar en noggrann ritning av huset innan det börjar byggas. På ritningen finns exakta mått på rummen och fönstren markerade.

Olika typer av ritningar

Om du bygger fel med LEGO är det bara att riva och börja om. Men om ett stort hus ska byggas är det viktigt att det blir rätt från början. Ritningen är då väldigt viktig. Ritningen ser också till att inga detaljer glöms bort. Saker måste göras i rätt ordning så att exempelvis avloppsrören inte går rakt genom ett rum eller att huset blir utan el.

Den italienske konstnären och vetenskapsmannen Leonardo da Vinci var den förste som gjorde detaljerade tekniska ritningar. På 1400-talet uppfann och konstruerade han hundratals maskiner och mekanismer. Vissa av dem kunde inte byggas förrän flera hundra år senare, som flygplanet, helikoptern, fallskärmen, ubåten, bilen och cykeln.

Ritningar kan man träffa på i många sammanhang. En ritning kan vara en stadskarta, orienteringstavla eller en byggbeskrivning. De kan ritas av arkitekter vid planering av bostäder och trädgårdar eller av ingenjörer vid konstruktion av föremål och vägar. Ritningar används inom en mängd yrken, till exempel av byggarbetare, snickare och elektriker.

En bild som kan ritas på papper eller skärm är tvådimensionell. Men med ett ritprogram i en dator kan man skapa en tredimensionell ritning som ger rummet djup och volym. Man kan också vrida och vända på den tredimensionella ritningen och se rummet från olika håll.

Att göra en ritning

Det är viktigt att det finns regler för hur ritningar ska se ut så att alla som ser dem förstår vad de betyder. Därför finns det ett gemensamt ritningsspråk.

På ritningen visar man det föremål man vill tillverka från olika håll. Man gör ofta tre ritningar där man ser föremålet från olika håll: framifrån, från sidan och ovanifrån.

Anledningen till att du måste rita föremålet från tre olika håll är att verkligheten är tredimensionell – allt du ser runt omkring dig kan beskrivas med höjd, bredd och djup. Men när du ska göra en ritning måste du beskriva det tredimensionella föremålet på ett tvådimensionellt papper.

Vi börjar med att titta på hur du skulle kunna göra en ritning av en vanlig tändsticksask.

En enkel ritning

Tänk dig att du fotograferar tändsticksasken på fyra sätt: – lite snett ovanifrån så att du ser alla kanterna – framifrån – ovanifrån – från sidan.

Då skulle en bild som visar alla fyra vyerna kunna se ut som nedan.

För att göra en enkel ritning av tändsticksasken ritar du tändsticksasken på samma sätt som på fotot: lite snett ovanifrån så att du ser alla kanterna, framifrån, ovanifrån och från sidan.

För att ritningen ska vara fullständig måste alla längder vara markerade och angivna. Om du mäter en vanlig tändsticksask är längderna 54 mm, 36 mm och 14 mm. Med hjälp av ritningen kan någon annan göra en tändsticksask!

ask (skala 1:1)

från sidan

54 mm

från sidan

14 mm

ovanifrån

14 mm

36 mm

54 mm

36 mm

Ritning av en tändsticksask med mått, skala och tre olika vyer.

Mer om ritningar

Om du ska göra lite mer avancerade ritningar, till exempel för att skriva ut en byggkloss på en 3D-skrivare, finns det ytterligare regler. Till exempel ska konturerna på föremålet vara tjockare än de andra linjerna. Måttlinjer, måttpilar och centrumlinjer ska vara tunnare.

Olika sorters linjer

I en ritning används olika typer av linjer. Tjocka linjer används för konturer. På måttsättningslinjer

synlig konturlinje

centrumlinje

skymd konturlinje

linje för måttsättning

använder man ofta pilar för att ange mellan vilka streck som måttet gäller.

skala 1:2 skala 1:1 skala 2:1

Överst till vänster är en ekoxe i naturlig storlek. Nedanför ses en förminskad bild till vänster, i verklig storlek i mitten och en förstorad bild av en ekoxe till höger. Skalan anger hur mycket en bild är förstorad eller förminskad jämfört med verkligheten.

Skala

Skalan anger hur stort något är på ritningen jämfört med i verkligheten. Skalan anger med två tal hur längderna på ritningen förhåller sig till längderna i verkligheten.

– Skala 1:1 innebär att föremålet på ritningen är avbildat i verklig storlek.

– Skala 1:2 innebär att alla längder på ritningen är hälften så långa som i verkligheten. Bilden är förminskad.

– Skala 2:1 innebär att alla längder på ritningen är dubbelt så stora som i verkligheten. Bilden är förstorad.

I bilden är ekoxen (Sveriges största skalbagge) ritad i skalan 1:2, 1:1 och 2:1.

För att kunna skriva ut en sådan här byggkloss på en 3D-skrivare måste du kunna göra en exakt ritning som visar hur klossen ser ut från olika vinklar.

En mer avancerad ritning

Om föremålet ska bli som konstruktören eller uppfinnaren vill måste den som tillverkar föremålet förstå det tekniska språket, ritningsspråket. Tillverkaren behöver också veta vilket material klossen ska tillverkas av. Kanske ska olika delar tillverkas i olika material. Bilden nedan innehåller många olika saker du lärt dig:

– en bild av klossen snett ovanifrån som visar flera sidor samtidigt

– en ritning från tre håll

– streckade linjer om kanten du ritar inte syns – skala (1:1)

– mått på alla längder med enhet. Se till att du förstår hur ritningen hänger samman med 3D-bilden.

En ritning av en kloss i skala 1:1. Klossen visas i tre olika vyer med två dimensioner. Uppe till vänster visas klossen i tre dimensioner. Måtten är i millimeter.

Sammanfattning

@ Skisser används för att pröva och diskutera olika tekniska lösningar.

@ I en ritning visas en exakt bild av ett föremål med rätt vinklar, sträckor och mått.

@ En ritning behöver följa vissa regler för att alla ska förstå den.

@ En tvådimensionell bild är platt och visar föremålets längd och bredd från en riktning.

@ En tredimensionell bild visar längd, bredd och djup hos ett föremål.

Kapitel 2

Hållbara konstruktioner

Skisser och ritningar

Instuderingsuppgifter

1. Vad är skillnaden mellan en skiss och en ritning?

2. Varför gör man en skiss och varför gör man en ritning?

3. Vad finns i en ritning men inte i en skiss?

4. Vad menar man med att använda ett ritningsspråk? Varför använder man ett sådant?

5. Vad menar man med skala?

6. Vad innebär det att en ritning görs i skala 1:2, 1:1 och 2:1?

Aktiviteter

1. En skiss av ditt hem

Gör en skiss av ditt hem med papper och penna.

a. Rita ut hur rummen ligger och var fönster och dörrar finns.

b. Rita ungefär var olika möbler, kyl och frys är placerade.

2. En ritning av ett föremål

Gör en ritning av ett föremål i rätt proportioner, skala och i flera vyer. Läs avsnittet för att förstå hur du ska

rita och vilka regler du ska följa. Det är viktigt att rita rätt så att alla som kan ritningsspråket förstår vad du menar.

a. Du behöver tre rutade papper, trubbig penna, spetsig penna, linjal, suddgummi och ett enkelt föremål från klassrummet.

b. Visa föremålet för läraren innan du börjar rita.

c. Mät upp alla sidor på föremålet och anteckna längden, bredden och höjden. Då är det lättare att placera ritningen i mitten av ditt papper.

d. Du ska göra tre ritningar, en ritning per papper. En ritning ska vara i skala 1:1, en andra i skala 1:2 och en tredje i skala 2:1.

e. Rita föremålet i tre olika vyer: från sidan, framifrån och uppifrån. Sätt ut måtten i millimeter i varje vy.

Tips! Var noggrann och rita långsamt. Ofta går det snabbast om du är just noggrann och arbetar långsamt. Då slipper du göra om så många gånger.

Kapitel 3 Små och stora tekniska system

Tekniska system

En teknisk lösning kan vara en ficklampa, en mobiltelefon eller en toalettstol. Det kan också vara ett system för återvinning av sopor.

Men för att ett helt samhälle ska fungera behövs många och stora tekniska system. Ditt eget hem är till exempel inkopplat i flera av dessa, som avloppssystemet, elsystemet och internet.

Ord och begrepp

Komponent är en del i ett tekniskt system.

Tekniskt system är flera delar som är konstruerade för att fungera tillsammans.

Tekniskt undersystem är sammankopplade delar som ingår i ett tekniskt system.

Bilden: En mixer är ett litet tekniskt system som du kanske har hemma.

Här finns minst två tekniska system: cykeln och bron. Cykeln har flera undersystem, som hjulen, bromsarna och växlarna. Bron är ett undersystem till det stora transportsystemet.

Tekniska system och undersystem

Allt som kan röra sig eller göra något är ett tekniskt system. Det kan vara ganska enkla saker, som saxen, änglaspelet eller cykeln. Men det kan också vara något större och mer komplext, som ett reningsverk, en bil eller en rymdraket.

Tekniska system är sammansatta av olika delar som fungerar tillsammans. Delarna kallas tekniska undersystem:

– En dator består av bland annat tangentbord, skärm, hårddisk, processor, minne och kommunikationsportar. Datorn är hela det tekniska systemet och de olika delarna är undersystemen.

– Många av de enkla maskinerna kan vara undersystem i större tekniska system. I cykeln används till exempel hjulet, hävarmen och skruven.

– Riktigt stora tekniska system som bilvägar består av undersystem som körbanor, korsningar, broar, järnvägsbommar, trafikskyltar och vägräcken.

Här ska vi titta närmare på tre lite mindre tekniska system:

– ficklampan

– toalettstolen

– flygplanet.

Komponenter och mekanismer

Alla tekniska system behöver flera olika delar för att fungera. Delarna kallas komponenter. När man lagar mat behöver man ingredienser och köksutrustning. För tekniska system är det likadant – de behöver komponenter.

Ibland använder man ordet mekanism för att beskriva en mekanisk anordning som för över en rörelse från en plats till en annan. Ett dörrlås är ett exempel på en mekanism, där kolven öppnas eller stängs när nyckeln vrids om. I mekanismer ingår flera olika komponenter.

Komponenterna i en ficklampa fungerar tillsammans så att den går att tända och släcka.

Ficklampan

Ett exempel på en teknisk sak som du säkert har hemma är ficklampan. Den består av ett antal komponenter som tillsammans får ficklampan att fungera. Komponenterna utgör ett litet tekniskt system:

– En strömbrytare som kan slå på eller av strömmen.

– Ett eller flera batterier. Batterierna är ficklampans strömkälla.

Dörrlåset är en mekanism med många komponenter.

– En lampa. Batteriets ena pol (plus eller minus) är kopplad till lampan och från lampan går en sladd till strömbrytaren. Från batteriets andra pol går en annan sladd direkt till strömbrytaren.

– En reflektor som samlar ljuset från lampan till en stråle.

– Ett hölje som håller de olika komponenterna på plats samtidigt som det är praktiskt att hålla i när ficklampan används.

Så länge strömbrytaren är frånslagen lyser inte ficklampan. När strömbrytaren slås på kan strömmen börja gå från batterierna till lampan.

påfyllningsventil

spolknapp flottör

översvämningsrör

spolningsventil lock

toalettskål

vattentank

sifon

Överst på toalettstolen (”ryggstödet”) sitter vattentanken. Vid spolning töms tankens vatten ut i toalettskålen och förs sedan vidare ut i avloppet.

Toalettstolen

Ett exempel på ett tekniskt system som finns i nästan alla hem är toalettstolen. I en vanlig vattenspolande toalett används mekaniska komponenter för att få toalettstolen att fungera. Följande saker behövs i en vattenspolande toalett:

– Spolvattnet ryms i en vattentank som ofta finns i toalettstolens ryggstöd.

– När man trycker på spolknappen drar en kedja upp en spolningsventil.

– Detta vatten strömmar ner så fort att sifonen (som fungerar som vattenlås) öppnas automatiskt och suger ut allting i skålen och för ner det i avloppet. När allt vatten är tömt täpper spolningsventilen till igen.

I vattentanken flyter flottören. När vattnet försvinner ur vattentanken faller flottören. När den faller öppnar den en påfyllningsventil. Då börjar vatten att fyllas på i vattentanken och i toalettskålen. När flottören har flutit upp till en viss nivå stänger den påfyllningsventilen.

– Om det blir problem med någon av ventilerna eller flottören, så att vatten bara fortsätter att fyllas på, leder ett översvämningsrör bort vattnet ner i toalettskålen.

När vattnet och det som fanns i toalettskålen spolas ut i avloppet tar ett annat tekniskt system vid. Det är ett mycket större tekniskt system – avloppssystemet.

Flygplanet kan lätta från marken om det rör sig tillräckligt fort. Styrningen sker med roder och klaffar på vingarna.

Flygplanet

Första gången någon flög ett flygplan med motor var 1903, för över hundra år sedan. Det var de två bröderna Wilbur och Orville Wright från USA som konstruerade flygplanet. De hade en cykelverkstad, men var nyfikna av sig och intresserade av flygning. – När ventilen öppnas töms vattnet från vattentanken rakt ner i toalettskålen.

För att spola en vanlig toalett behövs 5–10 liter vatten. Snålspolande toaletter behöver bara 1,5 liter. Det finns andra typer av toaletter som inte använder vatten. Exempel på sådana toalettsystem är mulltoaletten och den kemiska toaletten. Många anser att de vattenlösa toaletterna är mer miljövänliga.

Flygplanet i sig är ett tekniskt system som består av olika undersystem, till exempel:

– drivsystemet (vingarna och motorn som driver propellern eller jetmotorn)

– bränslesystemet (drivmedel och avgasrör)

– navigationssystemet (GPS, höjdmätare och gyro)

– styrsystemet (styrspakar, roder och klaffar)

– landningssystemet (hjul och bromsar).

huvudvinge bränsletank aktervinge frontvinge

hjul motor propeller roderlinor medar

Några viktiga undersystem i bröderna Wrights enkla flygplan.

Sammanfattning

@ Tekniska system är sammansatta av mindre undersystem som fungerar tillsammans.

@ I ett tekniskt system behöver flera olika delar och komponenter samverka för att lösningen ska fungera.

@ Ficklampan och toalettstolen är exempel på tekniska system.

@ Flygplanet är ett exempel på ett tekniskt system med flera undersystem.

roder styrspak stol

Kapitel 3

Små och stora tekniska system

Tekniska system

Instuderingsuppgifter

1. Ge exempel på några tekniska lösningar som nämns i texten.

2. Vad är ett tekniskt system och vad är ett undersystem? Ge exempel på ett tekniskt system och dess undersystem.

3. Vad menas med en komponent i ett tekniskt system? Ge exempel på komponenter i en ficklampa.

4. Vad är en mekanism?

Aktiviteter

1. Komponenterna i en klädnypa

Identifiera de olika komponenterna i en klädnypa.

a. Undersök klädnypan noga och försök identifiera de olika komponenterna.

b. Gör en skiss av klädnypan och visa med pilar var de olika komponenterna sitter.

c. Vilken funktion har de olika komponenterna? Beskriv.

d. Fundera på om det finns några funktioner som klädnypan skulle klara sig utan. Vad hade effekten blivit om de inte fanns?

Klädnypa.

2. Tekniken i ett pappersflygplan

Undersök vad som påverkar ett pappersflygplans förmåga att flyga och svänga.

a. Vik planet enligt instruktionen som du får av läraren.

b. Kasta inte planet inne i klassrummet – planet är spetsigt och kan skada någons ögon.

c. När du fått flygplanet att flyga stabilt och rakt kan du prova att få det att svänga åt höger eller åt vänster. Vänstersvängar är alltid att föredra.

d. Beskriv hur du gjorde för att flygplanet skulle glida stabilt och långt.

e. Beskriv hur du fick flygplanet att svänga åt vänster.

f. Fundera på vilken teknik ditt pappersflygplan har gemensamt med ett riktigt flygplan.

g. Tips! Var noggrann och arbeta långsamt, då blir du klar fortare.

Undersök ett tekniskt system

Syfte

Att undersöka ett tekniskt system och identifiera komponenterna med en tankekarta.

Det här behöver du – Ett tekniskt system som går att plocka isär.

– En skruvmejselsats.

– Några olika tänger.

– Kniv.

– Sax.

– Papperslappar i A5-format.

– En klasskamrat.

Gör så här

1. Plocka isär det tekniska system ni har valt, lugnt och metodiskt. Att undersöka metodiskt betyder här att man koncentrerar sig på en sak i taget, håller reda på alla delar, separerar dem från varandra och håller god ordning.

2. Skriv på en papperslapp vilka tekniska komponenter som hör till varje del (till exempel motorn). Skriv också annat som ni lägger märke till – kanske hittar ni en enkel maskin som en skruv eller en hävstång.

3. Fortsätt att plocka isär de delar ni har monterat av och undersök dem metodiskt. Observera, fundera och analysera.

4. När allt är klart har ni en teknisk tankekarta (mindmap) över hela det tekniska systemet. Fotografera tankekartan med alla komponenter.

Frågor

1. När du är klar kan du fundera över hur det gick att plocka isär föremålet. Var det svårt eller enkelt? Visste du hur du skulle göra?

2. Inträffade något som du inte trodde skulle hända?

3. Var det svårt att identifiera några delar?

4. Skulle du kunna sätta ihop föremålet igen? Om du har tid, pröva!

Tillverka en burktelefon

Syfte

Att undersöka hur bra olika material är på att transportera ljud.

Det här behöver du

– Muggar av olika material som plast, papper och plåt.

– Ledningar av olika material som matt varp, steksnöre, hampa och ståltråd (0,5 mm).

– Tunn spik eller nål.

– Två tändstickor.

– Saxar.

– Tänger.

– Hammare.

– En klasskamrat.

Gör så här

1. Gör hål i botten på en av burkarna och se till att hålet inte är vasst eller har ojämna kanter. Hålet ska vara centrerat i burken.

2. Knipsa bort tändsatsen från en tändsticka.

3. Trä ledningen genom hålet i burken och knyt fast tändstickan inuti burken. Tändstickan ska ligga tätt mot burken med så stor kontaktyta som möjligt.

4. Du kan också göra en knut på utsidan av botten så att tråden sitter fast i burken.

5. Gör likadant med den andra burken och fäst tändstickan i burken med trådens andra ände.

6. Håll tråden sträckt och turas om att prata och lyssna.

7. Pröva olika slags ledningar mellan burkarna och notera eventuella skillnader.

Frågor

1. Beskriv hur din burktelefon är konstruerad och vilka material den består av.

2. Vilken betydelse har olika ledningsmaterial? Försök förklara varför.

3. Testa om det hörs lika bra om tråden inte hålls sträckt mellan burkarna. Försök förklara varför.

Bilden: Öresundsbron mellan Malmö och Köpenhamn tillhör transportsystemet som sträcker sig genom hela Sverige och Danmark, och ännu längre.

Tekniken i samhället

För att vårt moderna tekniska samhälle ska fungera behövs många och stora tekniska system.

Det finns ett system för att fordonstrafiken ska fungera på ett säkert och effektivt sätt. Det finns ett annat system för att transportera el till våra hus och fabriker. Ofta samverkar dessa stora system med varandra – som gatubelysningen och trafikljusen.

Ord och begrepp

Elsystem är ledningar och stationer för att hantera och förflytta elenergi.

Kraftverk är anläggningar där elektricitet produceras.

Reningsverk är en anläggning som renar avloppsvattnet.

Transportsystem är stora system för att transportera saker, som fordon, flygplan eller fartyg.

Vattenverk är en anläggning som renar dricksvattnet.

Stora tekniska system

Många tekniska system är nödvändiga för att samhället ska fungera. Utan fungerande bilvägar och järnvägar kan man inte förflytta sig. Inga transporter hade varit möjliga och det hade snabbt blivit brist på mat och mediciner. Utan fungerande elsystem kan inget som kräver elektricitet fungera, som datorer, mobiler och internet. Det hade inte gått att laga mat på spisen, och maten hade förstörts på några dagar eftersom kyl och frys inte fungerade.

Här ska vi titta närmare på tre stora tekniska system:

– transportsystemet

– vatten- och avloppssystemet

– elsystemet.

Internet är också ett system som behövs för att samhället ska fungera. Vi återkommer till detta längre fram i boken.

Transformatorstationer och högspänningsledningar är en del av elsystemet.

Trafikkorsningarna med sina trafikljus, lampor och vägmarkeringar tillhör transportsystemet.

Transportsystemet

Fordonstrafiken utnyttjar ett mycket stort tekniskt system. Systemet kallas transportsystemet och är så stort att nästan alla länder i världen är inblandade.

I systemet ingår bilarna liksom vägar, broar och tunnlar. Men även mycket annat är en del av transportsystemet, till exempel:

– oljekällor, tankfartyg, oljeraffinaderier och bensinstationer

– bilfabriker, bilverkstäder, bilprovningsanläggningar och anläggningar för bilskrotning

– trafikskolor och försäkringsbolag.

Som du ser finns det många delar i systemet som du kanske inte tänker på direkt.

Världens länder måste samarbeta för att biltrafiken ska fungera. Vägar som går från ett land måste ju fortsätta i ett annat. Därför finns det internationella regler om till exempel hur fort bilarna får köra, vilka trafikregler som gäller och olika sorters bränslen bilarna får använda.

Med bilen har det blivit lättare för oss att åka vart vi vill. Bilen gör det lättare att välja var vi vill bo och arbeta. Men biltrafiken skapar också problem. Långa köer, luftföroreningar, olyckor och buller är några exempel.

Varje år dör över 1 miljon människor i trafikolyckor runt om i världen. Polis, brandkår och sjukvård är därför också del av trafiksystemet.

I Sverige har bilar byggts länge, främst av Volvo och Saab. Volvo finns fortfarande kvar. Andra svenska fordonsmärken är Scania, Polestar, NEVS och Koenigsegg.

Vattentornet Svampen i Örebro byggdes 1957.

Vatten och avlopp

I Sverige är vi vana vid att få vatten genom att bara vrida på en kran. Vattenledningarna är ett tekniskt system. Vi är också vana att kunna spola i toaletten utan att behöva bekymra oss om vart bajset tar vägen. Avloppet är ett annat tekniskt system.

De tekniska systemen för vattenrening och avlopp hänger ihop.

Det första renar vattnet som vi hämtar från sjöar och brunnar innan vi använder det. Det andra systemet renar vattnet när vi har använt det. Tillsammans utgör de ett stort tekniskt system. rent vatten aktivt kol sand grus

Så här fungerar ett vattenverk. Naturligt vatten, till exempel från en sjö, renas genom att passera olika vattenfilter. Här används finkornigt grus, sand och ett fint pulver av kol. Det första filtret tar bort de största partiklarna och det sista filtret tar bort de minsta partiklarna. Det kan också finnas extra steg för kemisk rening.

Tekniskt system för dricksvatten

Det vatten som ska bli dricksvatten kan man få på två sätt. Antingen pumpas vattnet upp från en sjö eller från grundvattnet långt ner i marken med djupt borrade brunnar. Vattnet leds sedan i ledningar till ett vattenverk.

I vattenverket passerar vattnet genom flera filter som vart och ett tar bort olika slags ämnen. Dessutom kan man döda bakterier i vattnet med kemikalier och UV-ljus.

När vattnet har renats pumpas det via ledningar till höga vattentorn. Där samlas vattnet tills det leds ut i vattenledningsnätet för att nå hushållen. Eftersom vattnet i vattentornen ligger högre än husen i staden trycks vattnet ut av sig själv så fort någon öppnar en vattenkran.

Hur blir vattnet varmt?

Ibland vill vi ha varmt vatten direkt ur kranen, till exempel för att duscha eller diska. Hur går det till?

För att få varmt vatten ur kranen används ytterligare ett tekniskt system. Det finns oftast i huset där det varma vattnet ska användas.

Det kalla vattnet värms upp av en varmvattenberedare och går sedan i särskilda ledningar för varmvatten.

Det betyder att det till varje kran går två ledningar – en för kallt och en för varmt vatten. När vattnet når kranen blandas det varma med det kalla innan det kommer ut ur kranen. Du kan själv ställa in temperaturen på vattnet.

I varmvattenberedaren värms det kalla vattnet från stadens vattenledningar upp. Sedan blandas det med kallvatten i handfatets kran, så att man inte bränner sig.

Avloppsreningsverk.

Tekniskt system för avloppsvatten

Allt vatten som vi människor använder när vi diskar, tvättar, duschar och går på toaletten blir smutsigt. Innan vattnet kan släppas tillbaka till naturen måste det därför renas.

Det smutsiga vattnet rinner genom avloppsledningar till ett reningsverk. I alla kommuner finns reningsverk som tar hand om smutsvattnet

från hushåll, skolor, företag med mera. Många stora industrier har egna reningsverk. Avloppsvattnet renas i flera steg.

– Mekanisk rening är det första steget. Vattnet silas genom ett galler som fångar upp skräp, till exempel toalettpapper, bomullspinnar, cigarettfimpar och tuggummi.

– I det steg som kallas biologisk rening är det bakterier och andra mikroorganismer som bryter ner bland annat matrester, tvättmedel, kiss och bajs. Men detta steg kan inte ta hand om målarfärg, läkemedel eller andra kemikalier.

– Nästa steg är därför kemisk rening. Här tillsätter man olika ämnen i vattnet för att binda och fånga upp skadliga ämnen.

När vattnet är tillräckligt rent släpps det ut i ledningar som leder till hav, sjöar eller älvar. Vattnet återvänder alltså till naturen.

I ett vattenkraftverk produceras stora mängder elektricitet. I Sverige kommer 40 procent av elen från vattenkraften.

Elektricitet

För att värma upp våra hem, laga mat, tända belysningen, ladda mobilen, handla i affären och mycket mer behöver vi el.

Oftast hämtar du elen i ett uttag i väggen som du stoppar en kontakt i. Men för att det ska vara så enkelt att få el behöver väldigt många saker fungera tillsammans.

Elsystemet är ett stort tekniskt system och i Sverige har mycket pengar och tid satsats på att bygga upp det. I dag har nästan alla tillgång till elektricitet.

För att elsystemet ska fungera har man tagit fram regler som måste följas. Det gäller allt från hur elektriciteten ska produceras, transporteras och fördelas, till hur eluttagen ska se ut och hur stor spänning som ska finnas i uttagen.

Produktion av el

I Sverige produceras den mesta elen med vattenkraft och kärnkraft. I bägge fallen får man en generator att snurra.

I vattenkraftverket faller vattnet ner i rör från en stor damm och sätter igång en snurrande turbin som i sin tur driver generatorn. I kärnkraftverket kokas vatten till ånga som också driver en turbin, som i sin tur driver en generator.

Strömmen som skapas i generatorn skickas ut i landet via högspänningsledningar. De kan antingen hänga från höga stolpar eller vara nedgrävda i marken.

Ett så stort tekniskt system som elsystemet gör att många människor arbetar med det. Ingenjörer ritar kraftledningsnät och utvecklar kraftverk och andra sköter just kraftnätet. Elektrikern sköter installationer av el i alla möjliga miljöer. Många människor arbetar i de företag och fabriker som tillverkar elektriska apparater och maskiner som ska kopplas in i elnätet.

De tekniska systemen är sårbara

För att samhället ska fungera måste de stora tekniska systemen fungera. Om något system går sönder kan det få stora konsekvenser. Därför måste felet åtgärdas snabbt så att inte fler problem uppstår eller människor skadas.

Här är några exempel på vad som kan hända om samhällets stora tekniska system störs eller går sönder.

– Vid en fordonskrock kan en väg behöva spärras av i flera timmar innan ambulans och brandkår är klara och fordonen har transporterats bort. Det är alltså viktigt att vägarna är så säkra som möjligt och att bilförarna följer trafikreglerna.

– En läckande tankbil kan förorena dricksvattnet. Bränslet eller kemikalierna som har runnit ut på vägen eller i naturen måste snabbt tas upp eller oskadliggöras. Annars kan det rinna ner i marken och nå grundvattnet, som kan bli förgiftat.

– Ett blixtnedslag i en elstation kan bryta strömförsörjningen för många människor i en stad eller i ett ännu större område. Elek-

Ett vanligt vägguttag.

triker och tekniker kan behöva byta ut delar som behöver hämtas från lager långt bort. Ibland kan man leda om strömmen tills reparationen är klar så att vissa får tillbaka strömmen.

– Ett dataintrång som ett virus eller en cyberattack kan slå ut datasystemet i en affär eller en bank. Det är svårt att skydda sig mot hackare som vill förstöra, men man vill alltid ha så säkra system som möjligt. Stora hackerattacker kan påverka tiotusentals personer i hela landet.

Sammanfattning

@ Det moderna samhället är uppbyggt av många stora och komplicerade tekniska system.

@ Exempel på tekniska system som finns i samhället är transportsystemet, vattenoch avloppssystemet och elsystemet.

@ Tekniska system är ofta sammankopplade och beroende av varandra.

@ Stora tekniska system måste underhållas regelbundet så att de fungerar utan avbrott.

@ En skada på ett samhällssystem kan påverka många människor och måste repareras snabbt.

2023 skedde ett stort ras nära Stenungsund i Bohuslän. Flera hundra meter av motorvägen E6 förstördes.

Kapitel 3

Små och stora tekniska system

Tekniken i samhället

Instuderingsuppgifter

1. Sortera orden i två grupper: tekniskt system och inte ett tekniskt system. dricksvatten, fjärilar, pinnar, biltrafik, avlopp, el, ozon, moln

2. Ge exempel på ett stort tekniskt system.

3. Vilka är de två största kraftkällorna för elproduktion i Sverige?

4. Vilka steg ingår i processen för att rena dricksvatten?

5. Vilka är stegen i rening av avloppsvatten?

6. Varför är det så viktigt att ha ett fungerande elsystem? Ge två exempel på vad som kan hända om elsystemet inte fungerar.

Aktiviteter

1. Stora tekniska system Fundera på hur beroende vi är av stora tekniska system.

a. Vilka stora tekniska system använder du?

b. Välj ett av dem och berätta hur du skulle göra om det slutade fungera. Skulle du klara dig utan det? Hur länge?

c. Vad skulle du kunna göra i stället för att använda det trasiga tekniska systemet?

2. Transporter på olika sätt Jämför olika transportsätt med varandra, som gång, ridning, skidor, cykel, bil, järnväg och flygplan. Välj fem olika transportsätt som du använder. Beskriv för varje transportsätt

a. hur ofta du använder det

b. vilka förberedelser som behövs för att använda det

c. när du kan eller inte kan använda det

d. hur mycket det kostar att använda

e. hur mycket bagage du kan ta med

f. fördelar och nackdelar.

Gör gärna en tabell med transportmedlen i kolumnerna och frågorna på raderna.

Vattenreningsverk

Rening av vatten görs i ett stort tekniskt system. Först ska grundvattnet eller sjövattnet renas så det kan användas till att dricka och laga mat. När vattnet har använts ska det renas en gång till, innan det släpps tillbaka till naturen.

Syfte

Att undersöka hur vattenrening fungerar genom att konstruera ett enkelt reningsverk.

Det här behöver du

– PET-flaskor, tre stycken.

– Nylonstrumpa.

– Sax. – Kvastskaft eller rundstav.

– Gummiband eller buntband.

– Fint grus.

– Fin sand.

– Aktivt kol.

– Snöre.

– Glasbägare. – Smutsigt vatten.

Gör så här

1. Skär av botten på PET-flaskorna.

2. Klipp ut en cirkelformad bit av nylonstrumpan och fäst den runt öppningen på varje flaska där skruvkorken suttit.

3. Nylonstrumpan hindrar grus, sand och kol att rinna ut ur flaskorna men släpper igenom vatten.

4. Fäst PET-flaskorna ovanför varandra med gummisnoddar eller buntband.

Placera flaskan med det finare gruset överst, därunder flaskan med fin sand och underst flaskan med det aktiva kolet.

5. Placera glasbägaren under den nedersta flaskan.

6. Töm försiktigt smutsigt vatten genom det första reningssteget. Se till att hela tiden fylla på smutsvatten för att få ett jämnt flöde genom reningsanläggningen. Spara en liten mängd av det smutsiga vattnet.

Frågor

1. Fundera på hur varje reningssteg renar vattnet.

2. Jämför doften och färgen på det orenade och det renade vattnet. Dokumentera noga vad som händer genom att anteckna och rita av.

Vattenreningsverk av PET-flaskor där man häller smutsigt vatten i den översta behållaren och får renat vatten ur den undre behållaren. I behållarna finns överst finkornigt grus, i mitten sand och nederst aktivt kol.

Sortera och återvinna plast

Syfte

Att undersöka en teknisk lösning för återvinning av material.

Det här behöver du

– Stor skål (gärna av glas för att experimentet ska bli lätt att följa och alla ska se).

– En eller två stora PET-flaskor med skruvkork.

– Kniv.

– Sax.

– Skärbräda.

– Vatten.

Gör så här

1. Klipp sönder PET-flaskorna i centimeterstora bitar.

2. Skär sönder skruvkorkarna i halvcentimeterstora bitar. Var försiktig när skruvkorken skärs i bitar. Använd gärna en skärbräda.

3. Lägg flask- och skruvkorksbitarna i vattnet.

Frågor

1. Observera vad som händer och notera.

2. Beskriv hur man kan ha nytta av resultatet från detta experiment när man ska materialåtervinna.

3. Ta reda på hur återvinningen går till i en anläggning för plaståtervinning.

a. Vilka steg finns i processen?

b. Hur kommer plasten till anläggningen?

c. Vad händer med den sorterade plasten?

Bilden: Oljelyktor används fortfarande trots att de uppfanns för flera tusen år sedan.

Teknikens utveckling

Du lever i en tid där digital teknik är en naturlig del av din vardag. För ett par hundra år sedan fanns nästan inga av de tekniska system du tar som självklara i dag. Det fanns ingen elektricitet, inget vatten i kranen och inga spolbara toaletter. Kan du föreställa dig hur livet skulle se ut utan bilar, avloppssystem eller internet?

Ord och begrepp

Artificiell intelligens (AI) är konstgjord intelligens i form av datorsystem som försöker ”härma” den mänskliga hjärnan.

Kommunikation är överföring av information mellan människor eller apparater.

Kunskapsöverföring handlar om att dokumentera och sprida kunnande till andra människor och generationer.

Maskin är en mekanisk konstruktion som gör något.

Robot är en maskin som arbetar självständigt och som kontrolleras av en dator.

Transporter förflyttar varor och passagerare från en plats till en annan.

Den uppfinningsrika människan

Människan är en problemlösare. De tidigaste människorna hade inga verktyg, men för att kunna överleva började de tillverka enkla verktyg och maskiner: knivar, yxor och hjul.

Om du hade levt i Sverige för 250 år sedan hade nästan inget i din vardag funnits – varken järnvägar, belysning eller telefoner. Dina kläder hade varit handsydda och du hade antagligen aldrig varit längre bort än gångavstånd från byn. Kanske hade du gått ett par år i skolan och troligen hade du arbetat på gården tillsammans med dina syskon.

Sedan dess har världen förändrats i grunden – det finns cyklar, bussar, glödlampor, datorer, mobiltelefoner och mycket, mycket mer teknik som du tycker är helt självklar.

Här ska vi titta närmare på hur tekniken har utvecklats under historien inom några olika tekniska områden som har stor betydelse i det moderna samhället.

Numera används energisnåla vita LED-lampor i gatlyktorna.

Transporter

När våra förfäder för tiotusentals år sedan skulle ta sig någonstans på land var de tvungna att gå. Om de bodde vid en flod använde de kanske enklare båtar eller flottar. Det tog lång tid att resa.

Men även när det gäller resor har vi varit påhittiga. När människan lärde sig att tämja djur började man att rida på dem. Man använde dem också för att dra vagnar. Även båtarna blev bättre och kunde färdas långa sträckor över öppet hav, och vikingarna tog sig ända till Nordamerika. Det gick att resa till andra världsdelar även om det tog lång tid.

Före den första industriella revolutionen fanns få vägar. Få människor reste. De flesta föddes, levde och dog i närheten av sin hemby.

Då

När du cyklar till skolan, tar bussen till träningen eller tar flyget på solsemestern är det lätt att tro att man alltid har kunnat resa på ett enkelt sätt. Men vardagskommunikation till lands har inte funnits särskilt länge:

– För ungefär 150 år sedan byggdes den första järnvägen i Sverige. Nu gick det att resa långt och många tillsammans, inte bara på havet utan även på land.

–

För ungefär 100 år sedan började cyklar och bilar användas på allvar och vägarna behövde förbättras. Cykeln var det vanligaste transportmedlet till 1940-talet då den ersattes av bilen. Ungefär samtidigt öppnades Sveriges första flygplats.

– För 70 år sedan byggdes Sveriges första motorväg mellan Malmö och Lund.

Sveriges första motorväg mellan Malmö och Lund invigdes 1953.

Trots att det finns bilar, järnvägar och rymdraketer använder människan än i dag åsnor som transportmedel på de branta bergsstigarna i Nepal. Varför tror du att det är så?

Med en elektrisk enhjuling kommer man fram fortare, men den är mindre hållbar mot naturen än att trampa själv.

Nu

Vi använder ungefär samma transportmedel nu som för 100 år sedan, men tekniken har vidareutvecklats:

– Cykeln har börjat ersättas av elcykeln.

– Elbilen blir allt vanligare och ersätter fossilbilen. Det är faktiskt så att de första elbilarna är ungefär lika gamla som fossilbilarna. Anledningen till att fossilbilarna vann var att bensinen då var en billig energikälla som kunde hanteras enkelt.

– Bussar använder förnybara energikällor som etanol, gas och el vilket gör transporter alltmer hållbara.

– Snabbtåg kan åka fortare än 500 km/h.

– På bara ungefär 20 timmar kan man flyga till andra sidan jorden. Men vi har lyckats resa mycket längre än så. Den 21 juli 1969 landade de två första människorna på månen. Den färden tog tre dygn, enkel resa.

I framtiden

I framtiden kommer fossilbilen att försvinna helt och ersättas av elbilar och bilar som körs på hållbara bränslen som etanol och vätgas. Redan i dag finns självkörande bilar som styrs av artificiell intelligens (AI), men troligen kommer de helt att ersätta dagens bilar. Tågen kommer kanske att vidareutvecklas till hyperloops, det vill säga snabbtåg som kan åka med flygplanshastighet i lufttomma tunnelrör.

Med utvecklingen av starkare och mer energieffektiva batterier kommer vi att få se eldrivna flygplan och taxihelikoptrar som transporterar både människor och varor utan att släppa ut koldioxid. De kommer vara särskilt märkbara i städerna, där det går mycket snabbare att färdas genom luften än på marken. Vi kommer säkert också att få se nya superstora luftskepp som drivs av solceller, batterier och vätgas. De kan vara i luften i flera veckor och kan transportera stora mängder gods och tunga varor till avlägsna platser.

Kanske kommer människan snart att kunna resa till andra himlakroppar. Nya resor till månen är på gång och inom några år finns troligen baser på månen där astronauter bor under långa perioder. Vi kommer få se nya rymdstationer och turistresor till rymdhotell i omloppsbana kring jorden. Sannolikheten är stor att människan därefter tar sig vidare till Mars och bygger liknande baser där. Inom trettio år finns kanske ett nytt samhälle på Mars som till slut blir självständigt och alltså inte längre är beroende av varor och transporter från jorden.

Teknikutvecklingen går just nu i en rasande fart och framtiden är snart här, på riktigt!

Med en eldriven taxihelikopter kommer transporterna i städerna att gå snabbt och lätt i framtiden.

De första telefonerna hade två delar. Den ena pratade man i och den andra lyssnade man med.

Näverlurar användes förr när man ville kommunicera över långa avstånd.

Kommunikation

Förr var man tvungen att stå ansikte mot ansikte för att prata med varandra.

För att meddela någon på större avstånd var man tvungen att använda något hjälpmedel. För hundratals år sedan användes röksignaler från stora eldar. Man kunde också skapa starka ljud – en näverlur att blåsa i, trummor att banka på eller kyrkklockor att ringa i.

Om man hade mindre bråttom kunde man skicka brev. De skickades med budbärare. Ibland var det människor som sprang eller red, ibland skickades meddelanden med vältränade duvor. Än i dag kan man skriva brev och skicka dem med posten. Nu är det brevbärare som delar ut breven.

Då

Men röksignaler och näverlurar kan inte höras eller synas hur långt som helst. Från slutet av 1700-talet använde man optiska telegrafer, så kallade semaforer, med armar som ställdes in för att sända meddelanden som lästes av med kikare.

I mitten av 1800-talet blev kommunikationen trådbunden. Med telegrafen kunde man skicka korta textmeddelanden, så kallade telegram. Strax därefter uppfanns telefonen och för första gången kunde man prata med någon som befann sig riktigt långt bort.

I början av 1900-talet uppfanns radion. Då kunde man sända ut nyheter så att många kunde höra dem. Femtio år senare kunde man i Sverige skicka ut TV-signaler med rörlig bild. Snart därefter spreds TV-apparaterna till de svenska hemmen.

Utvecklingen av snabba mikrokretsar för beräkningar som skedde samtidigt med rymdforskningen gjorde det möjligt att skicka upp satelliter runt jorden. Med hjälp av satelliter kunde man kommunicera blixtsnabbt över hela världen via telefon. Men det var dyrt att ringa – ett samtal till andra sidan jorden kunde kosta tiotals kronor per minut.

Nu

Under 1980-talet blev datorn och datortekniken allt viktigare i samhället. Datorerna var bra på att hantera stora mängder information men inte att överföra den snabbt till andra datorer. Därför blev internet i mitten av 1990-talet så revolutionerande – då kunde datorer över hela världen kopplas upp mot varandra.

I dag har vi trådlösa smarta mobiltelefoner som gör att vi kan få nyheter, bilder och film från andra sidan jorden nästan samtidigt som något händer. Vi kan prata med vem vi vill samtidigt som vi ser varandra på skärmen och det kostar nästan ingenting.

I framtiden

Ett av de största hindren för kommunikation är att vi talar olika språk. Sannolikheten är stor att du inte kan förstå någon som talar japanska, men det utvecklas nu apparater som gör att du kan få japanskan direkt översatt till svenska. På motsvarande sätt kan svenska översättas till japanska.

Kanske kommer vi att kunna skicka våra tankar direkt via en dator till någon annans hjärna i framtiden. Det finns faktiskt forskning kring detta, men ingen räknar med att det kommer att hända inom åtminstone 50 år.

I dag är det lätt att träffa sina kompisar via skärmen.

Normalt är det inte så att en ny teknisk uppfinning eller lösning direkt slår ut en gammal. Snarare används de sida vid sida under ganska lång tid. Till exempel är de trådlösa mobiltelefonerna på många sätt mer praktiska och mer användbara än de gamla telefonerna som var kopplade med en fast sladd till telefonnätet. Trots det finns det många fasta telefoner kvar i dag, nästan 30 år efter att de första mobiltelefonerna dök upp.

En dator kan rymma mer information än vad som finns i böckerna i ett bibliotek. I böckerna behöver man leta, men med en dator kan all information sökas fram på ett ögonblick.

Kunskapsöverföring

För länge sedan fanns det inget annat sätt än det muntliga att föra vidare kunskap mellan generationerna. Föräldrar berättade viktiga saker för sina barn, till exempel hur man bygger en hydda eller vilka växter som är giftiga. Barnen berättade sedan för sina barn och på så sätt fördes kunskapen vidare.

Efter att skriften uppfunnits kunde man bevara kunskap mellan generationerna. På kloster kopierades böcker för hand av munkar. Men få människor kunde skriva eller läsa och språket som användes var nästan alltid latin.

Då

Tryckkonsten uppfanns först i Kina. På 1400-talet hittade tysken Johann Gutenberg på ett sätt att kunna trycka stora upplagor av böcker med en mekanisk maskin, tryckpressen.

I takt med att allt fler kunde läsa och att texterna kunde spridas blev det möjligt att dela tankar, information och detaljerade kunskaper till många andra.

Tryckpressen

Konsten att trycka böcker gjorde det möjligt att sprida kunskap mellan platser och över generationer. Tidigare kopierades böcker för hand och mycket få människor var skriv- och läskunniga. Nuförtiden kan vem som helst skriva och läsa texter på sekunder över internet, men då var det en revolution.

Den förste i Europa som lyckades trycka böcker i stor upplaga var Johann Gutenberg. Han kom på att man kunde sätta samman typer, metallbitar med olika bokstäver på, för att trycka text på hela sidor. Den första boken han tryckte var Bibeln i mitten av 1400-talet.

Det var kineserna som uppfann papperet, och de första tryckta böckerna över huvud taget tillverkades i Kina tusen år innan Gutenberg. Men i Europa var det ingen som kände till detta. Tryckkonsten har alltså uppfunnits minst två gånger under historien, på olika ställen.

En gammal tryckpress där man med handkraft tryckte pappersbladen mot typerna med en kraftig skruv. Man kunde trycka mängder av blad varje timme och behövde bara ge typerna ny trycksvärta. Det var långt mycket snabbare än att skriva för hand.

Nu

Innan datorn uppfanns samlades all kunskap i böcker. Nu lagras information i stället som ettor och nollor i datorer. All information är tillgänglig på internet dag som natt. Med en sökmotor kan du söka efter information och få ny kunskap med bara ett tangentklick. Data, bilder, filmer, musik och texter sparas i enorma datacentraler och kan nås via det digitala molnet. Där är din data säker så att ingen obehörig kan komma åt den.

I framtiden

Hur framtiden kommer att se ut vet vi inte. Kanske kommer AI att göra kunskapsöverföring ännu snabbare och enklare? Du kanske kan lära dig saker utan att behöva läsa text över huvud taget. Kanske kan du lära dig ett nytt språk genom att koppla in en dator direkt till hjärnan?

Sammanfattning

@ Förr i tiden skedde transporterna långsamt och med få metoder, främst till fots eller med häst och båt.

@ Allteftersom tekniken utvecklades användes allt snabbare transportmedel för att resa längre sträckor, som cyklar, tåg och bilar.

@ Kommunikation på stora avstånd skedde till en början med röksignaler och brev som levererades med båt, häst eller duvor.

@ Med elektricitetens intåg följde telegrafen och telefonen som gjorde det möjligt att skicka meddelanden eller prata med andra på stort avstånd och utan fördröjning.

@ I dag är mobiltelefonen det vanligaste verktyget för att prata med andra och spela in, skicka och ta emot data, musik, meddelanden, bilder och filmer.

@ Kommunikation och transporter kommer att bli ännu mer avancerade med hjälp av ny teknik som i högre grad utnyttjar hållbara energislag och artificiell intelligens.

Små och stora tekniska system

Teknikens utveckling

Instuderingsuppgifter

1. Hur har transportmedlen utvecklats? Ge exempel på historiska transportmedel, vilka som finns nu och hur framtidens transportmedel kan se ut.

2. Varför tror du att åsnor fortfarande används som transportmedel i vissa delar av världen, trots moderna tekniska framsteg? Vad säger det om valet av teknik i olika kulturer och naturförhållanden?

3. Vad skiljer de äldre metoderna för kommunikation (som näverlurar och röksignaler) från de mer moderna teknikerna (som telefon och internet)?

4. Vilka var de största utmaningarna med att kommunicera över långa avstånd förr i tiden jämfört med i dag?

5. Varför var Johann Gutenbergs uppfinning av tryckpressen så revolutionerande för Europa? Hur påverkade detta kunskapsspridningen och tillgången till information?

6. Hur kommer det sig att elbilen inte slog igenom när den uppfanns för över hundra år sedan?

Aktiviteter

1. Gammal och ny teknik Ganska mycket av den gamla tekniken lever kvar sida vid sida med den nya.

a. Fundera på hur man gjorde olika saker för hundra år sedan och i dag och vilken utrustning man använde.

b. Gör en tabell med två kolumner: ”100 år sedan” och ”i dag”. Skriv in i tabellen hur man …

c. transporterade sig då och nu.

d. lagade mat då och nu.

e. tvättade sig då och nu.

f. städade i hemmet då och nu.

2. Kommunikationer för 200 år sedan Tänk dig att du har färdats 200 år tillbaka i tiden. Telegrafen är ännu inte uppfunnen, inte heller telefonen, datorn eller internet. Hur kommunicerade man då? Hur lång tid tog det?

Beskriv hur man kommunicerade år 1823 och ungefär hur lång tid det tog. Jämför sedan med hur du kommunicerar i dag och beskriv hur lång tid det tar. Beskriv följande tre situationer:

a. Du vill fråga om kompisen i grannbyn vill leka. Personen bor 700 meter bort.

b. Du vill gratulera din bästa vän som bor två mil bort.

c. Din morbror har flyttat till Amerika och du vill svara på ett brev du har fått av honom.

Laboration

Morsealfabetet

Syfte

Att undersöka hur morsealfabetet fungerar.

Det här behöver du – Papper. – Penna.

– Radergummi. – Koderna i morsealfabetet.

– En klasskamrat.

Gör så här

1. Skriv ditt förnamn och efternamn med morsetecken på ett papper.

2. Skriv en kortare mening med morsetecken. Till exempel ”Jag tycker om att spela datorspel” eller ”Jag tycker om att läsa böcker”.

3. Skriv ett meddelande med tre eller fyra ord. Lämna meddelandet till din kompis som ska översätta.

Frågor

1. Stämmer översättningen med det ursprungliga meddelandet?

2. Upptäckte du några svårigheter med morsealfabetet? Fungerar det perfekt? Förklara.

Koderna i morsealfabetet.

Morsesignalering

Syfte

Att undersöka hur man kan sända och ta emot morsesignaler över större avstånd.

Det här behöver du

– Papper.

– Penna.

– Radergummi.

– Koderna i morsealfabetet.

– En klasskamrat.

Gör så här

1. Fundera tillsammans med din kamrat på hur ni skulle kunna skicka morsemeddelanden till varandra. När ni skickar meddelandet får ni inte prata med varandra, bara använda korta och långa signaler.

2. Er uppfinning ska innehålla något slags mekanism. Gör en tydlig skiss. Ni ska kunna skicka ett meddelande minst 50 meter, kanske ännu längre.

3. Fundera på fördelar och nackdelar med olika mekanismer. Välj en av dem och motivera varför ni valde just den.

4. Konstruera mekanismen och skicka ett meddelande till varandra. Både du och din klasskamrat ska skriva ett meddelande och ta emot och översätta det.

Frågor

1. Beskriv hur din lösning med signalöverföring fungerar.

2. Vilka fördelar har din lösning?

3. Vilka nackdelar har din lösning?

En telegrafnyckel är en elektrisk apparat som skapar de signaler som bygger upp morsetecknen.

Bilden: Under den tredje industriella revolutionen användes industrirobotar för att automatiskt utföra arbetsmoment mycket snabbare än en människa kunde göra dem.

De industriella revolutionerna

De senaste 250 åren har flera industriella revolutioner skett som stegvis har introducerat ny teknik i samhället. De tekniska revolutionerna har förändrat vardagen för oss alla.

Ord och begrepp

Andra industriella revolutionen i slutet av 1800-talet innebar att elektricitet och olja började användas för att massproducera produkter.

Artificiell intelligens (AI) är konstgjord intelligens i form av datorsystem som försöker ”härma” den mänskliga hjärnan.

Fjärde industriella revolutionen är en period som börjar nu, där artificiell intelligens, självlärande datorer och uppkopplade smarta apparater blir allt vanligare.

Förbränningsmotor är en maskin där bensin eller diesel förbränns i en cylinder och får kolvar att röra sig.

Första industriella revolutionen var en snabb och stor förändring på 1800-talet när ångdrivna maskiner började användas i industrin.

Robot är en maskin som arbetar av sig själv utan att mänsklig inblandning är nödvändig.

Sakernas internet är enheter som är uppkopplade mot internet via inbyggda sensorer eller datorer.

Tredje industriella revolutionen i slutet av 1940-talet innebar en snabb utveckling av mikroelektronik, datorer och automation.

Ångmaskin är en koleldad maskin som gör om energin i vattenånga till mekaniskt arbete.

första industriella revolutionen

andra industriella revolutionen

tredje industriella revolutionen

fjärde industriella revolutionen

Från handkraft till intelligenta datorer

En gång i tiden var kroppen och muskelkraften det enda som användes för att flytta stenar, fälla träd, bruka marken eller för att ta sig från en plats till en annan. Det fanns inget sätt att kommunicera på avstånd –det enda sättet att prata med någon var att stå bredvid varandra.

Men hos människan finns en inneboende kraft att hitta på och uppfinna saker som gör livet enklare och roligare. Människan började

tryckpressen mekaniska klockan

mikroskopet teleskopet kvicksilverbarometern pendeluret

De industriella revolutionerna.

tidigt använda djur som var starkare och snabbare än oss. Oxen fick dra plogen, vi red på hästen och vi skickade meddelanden med duvor.

Så såg det ut för människan under tusentals år. Fram till för ungefär 250 år sedan syddes alla kläder för hand och allt som konstruerades var gjort med människohand. Nuförtiden används maskiner till nästan allt. Man brukar kalla övergången från handkraft till maskinkraft för den första av flera industriella revolutioner.

Utvecklingen har lett till att datorer har tagit över många arbetsuppgifter, och i dag är samhället i stor utsträckning beroende av datorstyrda system. Nu utvecklas artificiell intelligens mycket snabbt. Vilka förändringar det kommer att få i vårt dagliga liv vet ingen i dag.

Första industriella revolutionen

Under den första industriella revolutionen förändrades hela samhället från ett jordbrukssamhälle till ett industrisamhälle. Den inleddes i slutet av 1700-talet med uppfinningen av den koleldade ångmaskinen. Kraften från ångmaskinen kunde driva starka maskiner som ersatte muskelkraften från människor och djur.

Ångmaskinen eldades med kol som värmde upp vatten så att det började koka. Ångan samlades i en utrymme med högt tryck och drev en kolv fram och tillbaka, som i sin tur fick en länk att röra sig och en axel att rotera. På så sätt kunde man driva maskiner med hjul, länkar och remmar.

Med ångdrivna lokomotiv kunde man resa mycket snabbare än tidigare. Ångdrivna maskiner i fabrikerna användes för att driva sågar, hammare och roterade klingor. Arbetet vid ångmaskinerna var farligt men allt gick mycket fortare än tidigare och kraften man kunde använda var långt mycket större.

Den första industriella revolutionen byggde på den koleldade ångmaskinen som användes för att driva ånglok och maskiner inom jordbruket och industrin.

flygande skytteln

koleldade ångmaskinen

förbättrade

ångmaskinen

luftballongen

mekaniska

vävstolen

skiftnyckeln batteriet

mekaniska datorn ångloket bilen glödlampan fartygspropellern

dynamiten

skrivmaskinen

telefonen

fyrtaktsmotorn

1700

1800

första industriella revolutionen

andra industriella revolutionen

1900

Andra industriella revolutionen

Vid den andra industriella revolutionen, i slutet av 1800-talet, började elektricitet och olja att användas för att massproducera produkter. Förbränningsmotorn uppfanns och utvecklingen gick fort eftersom denna typ av motor var mindre, effektivare och mer lättanvänd än ångmaskinerna.

Förbränningsmotorn drivs av exploderande fossilt bränsle. En cylinder fylls med olja, bensin eller diesel och komprimeras med hjälp av en kolv. Vid rätt ögonblick tänds bränslet av gnistan från ett elektriskt tändstift. Då exploderar bränslet och trycker tillbaka kolven, och processen börjar om. Kolven som snabbt rör sig fram och tillbaka i cylindern är kopplad till en roterande axel. Den kan driva hjulen på en bil framåt.

Under den andra industriella revolutionen flyttade människor från landet till städerna. Telefonen uppfanns och man började kommunicera på avstånd. Infrastruktur som vägar, järnvägar och kanaler byggdes snabbt ut och stål började tillverkas i stora volymer. Stålet var en förutsättning för att kunna konstruera höga byggnader, broar, maskiner, fordon, räls och fartyg.

Pråliga Cadillacbilar som denna rullade fram på 1950-talets vägar tack vare bensin och diesel under den andra industriella revolutionen.

Under den tredje industriella revolutionen skickade man upp avancerade vädersatelliter som automatiskt sänder ner bilder och data till radioantenner på jorden. Informationen matas in i datormodeller och blir till väderprognoser för vilken plats på jorden som helst, flera dagar in i framtiden.

Tredje industriella revolutionen

Du lever i den tredje industriella revolutionen som började i slutet av 1940talet, efter första världskriget. Den kallas också den digitala revolutionen eller IT-revolutionen och handlar till stor del om datorer, digitalisering och automation, till exempel industrirobotar.

Under den tredje industriella revolutionen har samhället förvandlats från industrisamhälle till kunskapssamhälle. Världsproduktionen av varor har mångdubblats och företag som sysslar med distribution och kommunikation har växt. Efter andra världskriget växte handeln med valutor och aktier kraftigt, och transporter och resor i hela världen blev en del av vardagen.

Den snabba utvecklingen av tekniken och vetenskapen ledde till mikroelektronik, transistorer och integrerade kretsar. Den digitala datorn uppfanns och utnyttjades genast inom kommunikation, tillverkningsindustri och forskning. Med IT-revolutionen kom snabba datorer, dataöverföring via internet, bredband och satelliter. I dag kontrollerar datorer processer i nästan alla våra tekniska saker och med sensorer läser de av vad som händer i omgivningen.

Det är svårt att sätta exakta årtal på de industriella revolutionerna eftersom teknikutvecklingen är gradvis. Vissa uppfinningar har fått markera början på de olika perioderna. Just nu är vi i början av den fjärde industriella revolutionen, med uppfinningar som redan finns men som snart slår igenom överallt. Till dessa hör sakernas internet, förstärkt verklighet och artificiell intelligens.

VR (virtuell verklighet) är en skenbar värld som skapas av datorer och sensorer som man kan uppleva med VR-glasögon och avancerad teknisk utrustning. AR (förstärkt verklighet) är en version av virtuell verklighet där datorgenererad information, såsom bilder, ljud och text, överlagras på en verklig miljö.

industriella revolutionen

För 250 år sedan började maskiner ersätta människans muskler. Nu är vi på väg in i ett samhälle där även människans hjärna och tänkande börjar ersättas av maskiner.

Den fjärde industriella revolutionen drivs helt av den digitala utvecklingen och omfattar tekniker som sakernas internet, artificiell intelligens och självständiga, självlärande robotar. Vad den fjärde industriella revolutionen kommer att innebära för samhället vet vi inte än, men vi kan spekulera.

I sakernas internet kommunicerar apparater med människor och med varandra över internet och trådlösa nätverk och samlar information med sensorer av olika slag. Sakernas internet växer så det knakar och är på väg att återigen förändra vår vardag. Redan nu kan du beställa en vara på nätet enbart genom att prata med din digitala assistent som står på köksbordet. Den lär sig av era samtal och kan till och med småprata.

Med virtuell verklighet (VR) och förstärkt verklighet (AR) kommer vi ögonblickligen att kunna få information om vår omvärld när vi rör oss i samhället och gör saker. Tänk dig att du går på stan och kommer på att du behöver köpa något. Dina AR-glasögon kommer leda dig till rätt butik, den som har exakt den vara du söker och det lägsta priset. Ganska snart kommer vi kunna vara ständigt uppkopplade till det digitala molnet, där mängder av information, tjänster och möjligheter att kommunicera finns.

telegrafen

flygplanet kylskåpet raketen

TV-bilden

transistorn

digitala datorn

kärnreaktorn

elektroniska beräkningsmaskinen

fjärrkontrollen

satelliten integrerade kretsen trepunktsbältet

andra industriella revolutionen

Artificiell intelligens (AI) är på väg att ta över och hjälper oss redan att samla, tolka och skapa information. Snart kommer AI att användas i avancerade, självständiga robotar, och kontrollera våra bilar, tåg och flygplan så att vi slipper köra själva och förhindra att olyckor sker.

De tekniska systemen blir snabbare och säkrare, men det finns också en risk att tekniken får alltför stor betydelse eller att tekniska avbrott får förödande konsekvenser. Det är viktigt att vi använder den avancerade självlärande tekniken på ett klokt och säkert sätt.

Under den fjärde industriella revolutionen tror vi att VR-teknik kommer att användas på många sätt för att uppleva, bygga och lära sig nya saker.

tredje industriella revolutionen

persondatorn

miniräknaren

månlandningen

lysdioden

lasern

Google

QR-koden

SMS

World Wide Web

iPhone

Spotify

fjärde industriella revolutionen

ChatGPT

AlphaGo

Minecraft blå lysdioden

Robotar har tagit över allt fler uppgifter som människor tidigare har utfört. Vad kan de komma att göra i framtiden?

Människa – maskin – robot

Den snabba utvecklingen av datorer, internet och AI har gjort att maskiner inte bara ersätter människans muskler. Maskiner har också börjat tänka åt oss.

En artificiell intelligens (AI) är en kraftfull dator som efterliknar människans intelligens. Det gör den genom algoritmer som analyserar information och som lär sig av sina misstag och samtalen med människor. Du har kanske stött på chattrobotar, till exempel ChatGPT, som kan skriva texter som är så bra att de inte kan skiljas åt från texter som skrivits av människor.

Datorer och AI kan i dag skriva journalistiska texter, ge råd vid sjukdomar, köra bil och mycket annat. Kanske kommer avancerade humanoider, intelligenta AI-robotar som ser ut som människor, att bli vanliga om ett par decennier.

Sammanfattning

@ Under den första industriella revolutionen uppfanns den koleldade ångmaskinen som kunde utföra tyngre arbete än människor och djur.

@ Under den andra industriella revolutionen började elektricitet och olja att användas. Den effektivare och mindre förbränningsmotorn tog över ångmaskinens roll och med telegrafen och telefonen kunde man kommunicera snabbt över stora avstånd.

@ Den tredje industriella revolutionen handlar om datorer och hur vi använder dem för att tänka och räkna åt oss. Tillverkningsindustrin och kommunikationerna har utvecklats snabbt, bland annat tack vare automatisering och internet.

@ Under den fjärde industriella revolutionen kommer vi att se maskiner och datorer som kan tänka och göra saker självständigt genom artificiell intelligens. Genom virtuell och förstärkt verklighet kommer vi att ta till oss information och uppleva saker på nya sätt.

@ Självlärande robotar med artificiell intelligens kan göra saker som människor tidigare gjort och lär sig genom att prata med oss och analysera information.

@ Framtiden kan innebära att vi ser mer avancerade robotar som ser ut och agerar mer som människor, så kallade humanoider.

Kapitel 3

Små och stora tekniska system

De industriella revolutionerna

Instuderingsuppgifter

1. Vilken var den första industriella revolutionens mest betydelsefulla uppfinning? Hur förändrade uppfinningen samhället?

2. Vilka energikällor började användas under den andra industriella revolutionen? Vilken viktig uppfinning ersatte ångmaskinen?

3. Den tredje industriella revolutionen har också andra namn. Vilka?

4. Vilka uppfinningar har gjort att samhället förändrats under den tredje industriella revolutionen?

5. Vad menas med den fjärde industriella revolutionen? Ge exempel på nya tekniker som kommer att finnas i framtiden.

6. Ungefär vilket år började den första, andra, tredje och fjärde industriella revolutionen?

7. Vad är sakernas internet? På vilket sätt kan sakernas internet användas i vardagen?

8. Vad menas med VR och AR? Vad är skillnaderna mellan dem?

9. Vad är artificiell intelligens (AI)? Var används AI i dag?

Aktiviteter

1. Livet under de tekniska revolutionerna

Skapa en berättelse där du reser i tiden till en av de industriella revolutionerna. Beskriv hur livet ser ut, vilka innovationer som är nya och hur dessa påverkar människors vardag. Skriv ner vad som hände under resan och rita en bild av din upplevelse.

2. Skapa en teknisk tidslinje

Skapa en visuell översikt över teknikens utveckling. Sammanställ fakta för en tidslinje över de tekniska framstegen och huvudhändelserna under de industriella revolutionerna. Sök information på biblioteket och på internet. Presentera årtal och korta beskrivningar på lappar som du hänger upp på rätt ställe på en lina där århundradena är markerade.

3. Jakt på tekniska fakta

Gå på en digital skattjakt efter historiska fakta. Läraren ger dig och dina klasskamrater frågor om de industriella revolutionerna som du ska besvara genom att söka efter information på webben. Frågorna kan handla om att hitta bilder på ångmaskiner, identifiera uppfinnare, förstå hur en innovation kom till eller leta upp information om hur AI används.

Utforska framtiden med AI och VR

Syfte

Att skapa en praktisk förståelse för begreppen och teknikerna under den fjärde industriella revolutionen.

Det här behöver du

– En dator eller surfplatta med internetuppkoppling.

– VR-glasögon som är kompatibla med smartmobiler eller anslutna till en dator.

– Smartmobil eller en dator som kan köra VR-applikationer.

– VR-applikationer som är lämpliga för utbildningssyften (till exempel virtuella resor, utbildningsspel, utforskning av rymden eller historiska platser).

– Kreativt material för att skapa en enkel robotmodell (papper, pennor, tejp, sax).

Gör så här

Del 1: Utforska AI och VR

1. Utforska vad AI och VR är och hur dessa tekniker används i dag. Titta på filmer, läs artiklar och använd pedagogiska webbplatser för att samla information.

2. Läraren visar hur VR-glasögonen fungerar, inklusive hur man navigerar i en virtuell miljö och interagerar med virtuella objekt.

3. Använd VR-glasögonen för att utforska olika virtuella miljöer. Utför ett uppdrag, gör specifika uppgifter eller svara på frågor med hjälp av VR-tekniken (till exempel att identifiera specifika föremål eller detaljer i den virtuella miljön). Bestäm uppgift själv eller tillsammans med läraren.

Del 2: Skapa en framtida värld

1. Se en film som utspelar sig i en framtida värld med robotar, AI och transportmedel, på jorden eller i rymden, för att få inspiration till din egen tänkta framtidsvärld.

2. Skapa en teckning eller en enkel modell av en scen från framtiden där AI och VR är integrerade i vardagen. Det kan vara en skola, ett sjukhus, ett hem eller en tågstation i framtiden.

Del 3: Skapa en enkel ”robot”

1. Designa och bygg en enkel modell av en robot eller en AI-enhet med de tillgängliga materialen.

2. Beskriv eller berätta hur din robot eller AI skulle fungera i framtiden, vilka uppgifter den skulle kunna utföra och hur den skulle interagera med människor.

Frågor

1. Presentera dina framtidsvisioner och robotmodeller för klassen.

2. Diskutera likheter och skillnader i era framtidsvisioner.

3. Baserat på din upplevelse av VRapplikationen, hur tror du att AI och VR kommer att förändra vårt sätt att leva och arbeta, och vilka fördelar och risker ser du? Diskutera med dina klasskamrater.

4. Skriv en kort rapport om vad du har lärt dig och hur du tror att din robotidé kommer att utvecklas i framtiden.

VR-glasögon.

Bilden: Datorernas kretskort är fyllda med mikroelektronik som kondensatorer, motstånd, minnen, processorer och integrerade kretsar.

Enkel elektronik

Elektronik finns överallt. Utan den skulle samhället och alla tekniska prylar inte fungera som de gör i dag. Med elektronik kopplar man ihop komponenter för att få saker att lysa, låta, känna, röra sig eller räkna.

Här får du lära dig vad en elektrisk krets är och hur du konstruerar en enkel sådan.

Ord och begrepp

Batteri lagrar elektrisk energi och ger ström till en krets.

Diod är en elektrisk komponent som släpper igenom ström åt ena hållet men inte åt andra.

Elektronik är både läran om hur man kopplar ihop elektroniska komponenter i tekniska apparater och en benämning på komponenterna själva.

Komponent är en liten del av en elektrisk krets.

Kopplingsschema är en ritning över hur komponenterna i en elektrisk krets kopplas ihop.

Krets är en elektrisk slinga med batteri och komponenter där ström kan gå.

Lysdiod är ett slags diod som omvandlar ström till ljus.

Vad är elektronik?

Elektroniska apparater använder elektrisk ström för att hantera information och visa den i till exempel appar och datorspel. Apparaterna läser av om strömmen är på eller av. Det är det som är ettor och nollor för en dator. 1 är ”ström på”, 0 är ”ström av”.

Med hjälp av strömmen bestämmer den elektroniska saken vad den ska göra. Det är ett datorprogram som styr elens flöde genom elektroniken och beslutar vad nästa steg är. Om strömmen går rätt väg kommer fågeln att flyga genom luften i mobilspelet och slå ner grisarnas torn, dina skrivna ord att skickas vidare till skrivaren, blomman att ha rätt färger på skärmen och lampan att tändas.

Elektronik kan förenkla vardagen

Ny teknik förändrar ibland vårt sätt att leva. För inte så länge sedan behövdes många maskiner eller prylar för att göra det som en enda smartmobil klarar av i dag.

Förr behövdes en apparat för TV och en för radio. En skivspelare behövdes för att spela musik. Telefonen satt fast med en sladd i väggen. Brev skrev man för hand och gick att posta i en brevlåda. En utvikbar karta eller kartbok behövdes för att hitta rätt om man inte visste vägen. Tekniken har nu utvecklats så långt att elektroniken för alla dessa saker får plats i en smartmobil. En modern mobiltelefon är inte bara en telefon utan en apparat som man gör väldigt många olika grejer med: surfa på nätet, lyssna på musik, se på film, videochatta och skicka bilder till kompisar, visa kartor, ge förslag på resvägar och spela datorspel.

I början av 1980-talet kom de första handhållna digitala spelen. Nintendos Game & Watch-spel blev väldigt populära, men varje enhet innehöll bara ett spel.

Tjugo år senare kom Nintendos handhållna DS-konsol där olika spel kunde laddas från små minneskort. I dag finns 3DS-konsolen som visar spelen med en tredimensionell effekt.

En enkel krets med batteri, strömbrytare och lampa.

Elektroniska komponenter

I moderna apparater som mobiltelefoner, surfplattor och datorer används enormt många elektroniska komponenter. För att spara på utrymmet gör man dessa komponenter så små som möjligt, kanske små som sandkorn.

Vilka komponenter som används beror på vilken sorts elektronisk apparat det handlar om. En del komponenter kan lagra energi precis som batterier, andra bestämmer hur mycket ström som ska skickas vidare, andra släpper igenom ström åt ett håll men inte åt det motsatta.

Kretsar och kretskort

En krets är en slinga med kablar eller ledningar och komponenter där en elektrisk ström kan flyta. Strömmen skapas av ett batteri eller en annan strömkälla.

För att en ström ska kunna flyta måste batteriets båda poler (plus och minus) vara ihopkopplade så att strömmen går ut från batteriets pluspol, genom komponenterna och tillbaka till batteriets minuspol.

Ett kretskort är en platta där man har kopplat ihop ett antal elektroniska komponenter med ledningar.

Resistorn är en elektronisk komponent som används för att begränsa strömmen i en krets. Komponenterna har olika färger som visar vad de används till.

Ljusstarka lysdioder finns i alla möjliga färger. De senaste åren har det blivit billigt att tillverka även helt vita lysdioder.

Lysdioder

Lysdioden är en typ av diod. En diod släpper igenom ström åt ena hållet men inte åt det andra. När ström flyter genom en lysdiod omvandlas en stor del av strömmen till ljus. Lysdioder kallas också LED-lampor (från engelska light emitting diode).

Från början användes lysdioder mest till små kontrollampor och för att visa om apparater var påslagna eller i viloläge (standby). Men med tiden har de blivit starkare och börjat användas inom andra områden. I dag används de ofta i takbelysning, trafikljus, billampor, cykellyktor, ficklampor och mobiltelefoner.

Nobelpriset för blå lysdioder

2014 fick tre japanska forskare Nobelpriset i fysik för att de uppfunnit den blå lysdioden. Varför var den blå lysdioden så viktig? Jo, för att kunna skapa vitt ljus behöver man blanda rött, grönt och blått ljus. Tidigare fanns det bara lysdioder med rött och grönt ljus.

Lysdioder har många bra egenskaper. De behöver väldigt lite ström för att kunna lysa. De går inte lätt sönder om de får en smäll. De blir inte så varma att man bränner sig om man tar i en tänd lysdiod. De har även väldigt lång livslängd.

Den vita lysdiodsbelysningen har förändrat livet för många människor i fattiga länder. Nu kan barnen göra sina läxor även efter mörkrets inbrott som här i en enkel boning i Sydafrika.

Kopplingsscheman

Ett kopplingsschema är en ritning som visar hur komponenterna är kopplade. Sladden ritas som ett streck och komponenterna visas med symboler. Ibland ritar man ut pilar som visar åt vilket håll strömmen rör sig.

Kopplingsschema för en elektrisk julgransbelysning med åtta seriekopplade lampor.

Symbolerna för ett batteri till vänster och en lampa till höger. Det långa strecket på batterisymbolen markerar pluspolen.

I bilen används parallellkoppling för att undvika att båda framljusen släcks om den ena lampan går sönder.

Seriekoppling och parallellkoppling

I en julgransbelysning är lamporna ibland kopplade efter varandra på samma elkabel. Man säger att lamporna är seriekopplade.

Det är enkelt att koppla ihop lamporna på det här sättet. Problemet är att om en lampa går sönder slutar alla lampor att lysa. För när en lampa går sönder blir det ett avbrott i ledningen. Strömmen kan inte längre röra sig från batteriets pluspol till dess minuspol.

Ibland är det viktigt att en elektrisk krets fungerar även om en komponent, till exempel en lampa, går sönder. Det är viktigt i en bil – där vill man inte att båda framljuslamporna slutar fungera om den ena går sönder. Lösningen är parallellkoppling.

I en parallellkoppling får lamporna ström från batteriet med olika kablar. Alla lampor får alltså samma spänning men varje lampa har sin egen ström. Om en lampa går sönder påverkas inte de övriga inkopplade lamporna. Parallellkoppling används också i alla bostäder, både för lampor och eluttag.

Seriekoppling och parallellkoppling

I en seriekoppling kopplas två eller flera elektriska apparater eller komponenter efter varandra så att samma ström går igenom dem i tur och ordning.

I en parallellkoppling kopplas två eller flera elektriska apparater eller komponenter in bredvid varandra så att strömmen från strömkällan kan gå olika vägar.

Sammanfattning

@ Elektronik handlar om hur elektricitet används i komplicerade apparater som mobiltelefoner och datorer.

@ Elektroniska komponenter (smådelar) används i apparater som mobiltelefoner, surfplattor och datorer.

@ En krets är en elektriskt sluten slinga med kablar eller sladdar och komponenter där en elektrisk ström kan flyta.

@ Ett kretskort är en platta där man fäst ett antal elektroniska komponenter som hör ihop.

Kapitel 4

Energi och elektronik

Enkel elektronik

Instuderingsuppgifter

1. Sortera orden i två grupper: elektronik och inte elektronik. stormhatt, kravatt, klippkort, kopplingsschema, gränssnitt, WHO, lysdiod, skolschema, LED, surfplatta, kretskort, komponent, intendent, seriekoppling, krets, surfbräda

2. Förklara vad man menar med elektronik.

3. Vad motsvarar ”0” och ”1” när man pratar om elektronik?

4. Vad är en elektronisk komponent?

5. Vad menas med en elektrisk krets?

6. Vad är skillnaden mellan seriekoppling och parallellkoppling? Ge exempel på var parallellkoppling och seriekoppling används.

7. Vilka är fördelarna med lysdioder? Var används lysdioder i dag?

Aktiviteter

1. Tekniken i den smarta mobiltelefonen

Undersök den smarta mobiltelefonens funktioner.

a. Ta reda på vilka produkter som har gjorts så små att de får plats i mobiltelefonen.

b. Vilken funktion i mobilen tycker du är bäst? Motivera.

c. Finns det någon funktion som är onödig eller meningslös? Motivera.

d. Saknas någon viktig funktion? Motivera.

e. Det finns andra prylar som på samma sätt har flera inbyggda funktioner. Ta reda på vilka prylar det kan vara och vilka funktioner de har. Har du eller din familj någon av dessa hemma? Använder ni dem fortfarande – varför eller varför inte?

2. Rita kopplingsscheman

Rita ett kopplingsschema med två

a. seriekopplade lampor

b. parallellkopplade lampor.

I kretsarna ska ingå ett batteri och du ska kunna slå av och på alla lampor samtidigt.

Parallellkoppling eller seriekoppling?

Syfte

Att undersöka skillnaden mellan seriekoppling och parallellkoppling.

Det här behöver du – Sladdar.

– Fyra batterihållare för 1,5 V-batterier.

– Sex lampor.

Gör så här

– Rita två kopplingsscheman, ett där lamporna är parallellkopplade och ett där lamporna är seriekopplade.

Parallellkoppling

1. Batterierna seriekopplas så att spänningen blir 3 V.

2. Koppla in en lampa. Lägg på minnet hur mycket lampan lyser.

3. Koppla nu in den andra lampan och lägg på minnet hur mycket de båda lamporna lyser.

4. Gör sedan likadant med den tredje lampan.

Seriekoppling

1. Batterierna seriekopplas så att spänningen blir 3 V.

2. Koppla in en lampa. Lägg på minnet hur mycket lampan lyser.

3. Koppla nu in den andra lampan och lägg på minnet hur mycket de båda lamporna lyser.

4. Gör sedan likadant med den tredje lampan.

Frågor

1. Förklara varför parallellkopplade och seriekopplade lampor lyser olika starkt.

2. När kan det vara bra att seriekoppla lampor och när är det bra att parallellkoppla?

Laboration

Konstruera ett tjuvlarm

Syfte

Att konstruera ett tjuvlarm på papper med hjälp av elektroniksymboler.

Det här behöver du

– Papper eller ditt teknikblock.

– Penna.

– Radergummi.

– Linjal.

– Symbolkarta för elektroniska komponenter.

Gör så här

1. Börja med att göra en ritning på det rum du vill skydda från tjuvar.

2. Använd det du har lärt dig om elektriska kopplingar och symboler för att konstruera ett toppsäkert tjuvlarm.

3. Fundera på hur larmet ska meddela att en tjuv har brutit sig in.

4. Rita ledningar och symboler på din rumsritning.

5. Förklara med text hur larmet fungerar.

Tips! Fundera på hur du ska använda seriekoppling och parallellkoppling om du har flera sensorer i rummet.

batteri mikrofon magnetisk sensor lampa tryckkänslig sensor strömbrytare högtalare ljuskänslig sensor

Symboler för elektroniska komponenter.

Bilden: I världens stora städer, som Shanghai i Kina, används enorma mängder energi för uppvärmning, belysning och kommunikation.

Varifrån kommer energin?

Om du hade levt för 200 år sedan hade du inte använt särskilt mycket energi. Då fanns inga TV-apparater eller datorer, element, kylskåp, spisar eller glödlampor. Inte heller några bussar, bilar och flygplan.

Den energi du behövde var mat till dig och djuren på gården, ved att elda med och kanske lite olja till fotogenlampan.

Men dagens samhälle kräver att vi hela tiden tillför enorma mängder energi för att vardagen ska fungera.

Ord och begrepp

Energi behövs för att få något att hända.

Energikälla är något i naturen som kan omvandlas till energi i form av ljus, rörelse eller värme.

Fossila bränslen är bränslen som mest består av kolföreningar och som är rester av djur och växter som levde för länge sedan.

Förnybara bränslen är bränslen som är framställda från förnybara energikällor.

Förnybara energikällor eller flödande energikällor är energikällor som kan användas för att framställa el och värme utan att de tar slut.

Global uppvärmning innebär att jorden värms upp på grund av att vi bränner fossila bränslen.

Icke-förnybara energikällor eller lagrade energikällor finns lagrade i jordskorpan och har bildats under miljontals år.

solinstrålning

kondensation

Energi i Sverige

och i världen

Den största delen av världens energi används i de rika länderna. Räknat per invånare är Sverige ett av de länder i världen som använder mest energi.

Att vi förbrukar väldigt mycket energi beror bland annat på att vi har många stora och energikrävande industrier. Dessutom är klimatet kallt, vilket betyder att husen måste värmas upp. I varmare länder används i stället mycket energi för att kyla ner byggnaderna.

Den största delen av all energi i världen framställs ur fossila bränslen: olja, kol och fossilgas. På landsbygden i många fattiga länder är ved, gödsel och andra biobränslen viktiga.

I Sverige får vi i dag den mesta energin och elen från två icke-fossila energikällor: vattenenergi och kärnenergi. Dessa står tillsammans för tre fjärdedelar av energibehovet. Värme får man oftast genom att bränna fossila bränslen och biobränslen.

Fossila energikällor som kol, olja och fossilgas ersätts alltmer med förnybara och långsiktigt hållbara energikällor som vindenergi, solenergi och biobränslen. Vattenkraft är ett förnybart energislag som har använts länge i Sverige.

förångning

uppvärmning

nederbörd

rörelseenergi

elektrisk energi sjö

lägesenergi damm

vattenkraftverk

I naturen och samhället omvandlas och används energi i många steg. I princip all energi vi använder på jorden har sitt ursprung i solen. När vi säger energiförbrukning menar vi egentligen energiomvandling.

Energikällor

Varje gång du laddar din mobil behövs elektrisk energi. Den elektriska energin görs naturligtvis inte i eluttaget utan kommer från en energikälla.

En energikälla är något i naturen som kan omvandlas till energi i form av ljus, rörelse eller värme. Exempel på energikällor är olja och vind.

Man brukar skilja på två sorters energikällor:

– icke-förnybara energikällor eller lagrade energikällor

– förnybara energikällor eller flödande energikällor.

Lagrade energikällor

I jordskorpan finns lagrade energikällor. Exempel på sådana är fossila bränslen som fossilgas, råolja och stenkol. De har bildats av omvandlade växt- och djurrester som levde för tiotals miljoner år sedan.

Nuförtiden tar vi upp fossila bränslen ur marken och använder dem i mycket snabbare takt än de bildades. De kallas därför också icke-förnybara energikällor.

Oljan och fossilgasen kommer troligen att vara slut om 30–50 år. I de flesta länder försöker man därför få både individer och företag att förbruka mindre energi och använda mer förnybara och miljövänliga energikällor.

En lagrad energikälla är uran som används till kärnbränsle. Det finns också geotermisk energi som är värme på stort djup i berggrunden eller i

Råolja pumpas upp från källor i marken eller under havsbotten.

Geotermisk energi kan utvinnas i områden med vulkaner.

80 procent av all energi som används i Sverige kommer från icke-fossila källor, mest kärnkraft och biobränslen. De senaste 40 åren har energin från biobänslen blivit tre gånger större och energin från fossila källor halverats. Nästan all elektricitet i Sverige kommer från vattenkraft och kärnkraft. Bara 1 procent av elen kommer från fossila källor.

form av varmt vatten i underjordiska källor. Uran och geotermisk energi har inte bildats av döda djur och växter och hör därför inte till de fossila bränslena.

Kärnbränsle från kärnkraftverk avger farlig radioaktiv strålning som måste förvaras i tiotusentals år så att människor inte skadas. Vissa vill därför stänga kärnkraftverken. Andra vill i stället göra tekniken säkrare och förvaringstiden kortare med nya typer av kärnkraftverk.

Förnybara energikällor

Förnybara energikällor kallas också flödande energikällor. Energin kommer ursprungligen från solen. Den förnybara energikälla som används mest i Sverige är vattenenergi, men vindenergi byggs snabbt ut.

Man kan också utvinna energi från den solvärme som finns lagrad i marken för att värma upp hus. Den energin kallas jordvärme.

Växter och djurspillning som används för eldning och uppvärmning kallas biobränsle. Ett annat biobränsle är biogas, som används som fordonsbränsle. Biobränsle innehåller metangas som bildas när matavfall komposteras eller ruttnar. Bränslen som framställs av förnybara energikällor kallas förnybara bränslen.

Ny teknik håller på att utvecklas för att man ska kunna använda den enorma mängd energi som finns i havets vågor och i havsströmmarna. Sådana kraftverk står på havets botten eller flyter på vattnet.

Under de senaste åren har nya material tagits fram som har gjort solceller billigare och mer effektiva. En solcell omvandlar solens strålningsenergi direkt till elektrisk energi. Numera är det vanligt med solceller på hustak, och det finns också stora solcellsparker.

Solceller blir allt effektivare och billigare.

När temperaturen stiger blir värmeböljorna fler och torkan kan breda ut sig. På vissa platser kan sjöarna torka ut.

Energikällorna och den globala uppvärmningen

När man förbränner fossila bränslen för att utvinna energin släpper man samtidigt ut koldioxid och andra så kallade växthusgaser i atmosfären. Växthusgaserna binder till sig värme och gör att temperaturen i jordens atmosfär ökar. Detta leder till en långsam och global uppvärmning av jorden. Denna klimatförändring är på väg att förändra och försvåra vårt sätt att leva.

För att minska effekterna av klimatförändringen måste vi sluta använda fossila bränslen som bensin och diesel i våra fordon och sluta elda kol för att producera el och värme. I stället måste alltmer av vår energi komma från förnybara och hållbara energikällor. Sådana energikällor ger inte ifrån sig koldioxid och gör inte slut på jordens resurser.

År 2015 bestämde ledarna för de flesta av världens länder att minska utsläppen av koldioxid genom att använda mindre fossila bränslen. Målet var att temperaturhöjningen inte skulle bli större än 1,5 grader, jämfört med jordens medeltemperatur innan den första industriella revolutionen. Den globala uppvärmningen startade omkring år 1800 när kol började användas för att driva fabriker i Europa.

Att begränsa koldioxidutsläppen har varit mycket svårt och troligen kommer länderna inte att klara 1,5-gradersmålet. En varmare värld leder till att landisar smälter och att havsnivån höjs, men kanske också till mer nederbörd, fler skogsbränder, längre perioder med torka och extrem hetta, och svårigheter att odla mat i stora delar av världen. Exakt vad som händer varierar mellan olika platser.

Sammanfattning

@ En energikälla är något i naturen som kan omvandlas till energi i form av ljus, rörelse eller värme.

@ Den största delen av all energi i världen framställs ur fossila bränslen: olja, kol och fossilgas.

@ Fossila energikällor har bildats av växter och djur som levde för tiotals miljoner år sedan, men vi använder dem i mycket snabbare takt än de bildas.

@ Förnybara energikällor är sådana som återbildas hela tiden, till exempel vattenenergi, vindenergi, solenergi och biobränslen.

@ I jordskorpan finns lagrade energikällor, till exempel fossila bränslen som fossilgas, råolja och stenkol, men också uran och geotermisk energi.

@ I Sverige får vi i dag den mesta elen från två icke-fossila energikällor: vattenenergi och kärnenergi.

@ När man bränner fossila energikällor släpper man samtidigt ut koldioxid i luften som gör att det blir varmare.

@ Människan är ansvarig för en global uppvärmning av jorden. Effekterna av uppvärmningen kan begränsas genom att använda förnybara energislag.

Kapitel 4

Energi och elektronik

Varifrån kommer energin?

Instuderingsuppgifter

1. Vad menar man med en energikälla?

2. Varför behövs mer energi i dag än för 200 år sedan?

3. Vad menas med en förnybar energikälla? Ge tre exempel på förnybara energikällor.

4. Vad menas med en icke-förnybar energikälla? Ge tre exempel på icke-förnybara energikällor.

5. Vad är skillnaden mellan en lagrad och en fossil energikälla? Ge exempel på båda.

6. Varför är det viktigt att minska användningen av fossila bränslen?

Aktiviteter

1. Tidslinje över energislag Gör en tidslinje som visar hur energiförbrukningen har förändrats över tid. Samla information från biblioteket och internet om hur olika energikällor och tekniska framsteg har påverkat energianvändningen. När började de olika energikällorna att användas och hur används de i dag?

2. Djupdyk i en energikälla Undersök en energikälla som du väljer själv, såsom solenergi, vindenergi eller vattenkraft. Beskriv hur energikällan

fungerar, dess fördelar och nackdelar, och hur den påverkar klimatet.

3. Din egen energianvändning Dokumentera hur du använder energi i din vardag. För anteckningar över när du använder elektriska saker under en helg oavsett vad du gör, när du är hemma eller är ute på någon aktivitet. Skriv ner allt från att ladda din mobil till att använda belysning och apparater. Fundera på hur du kan minska din energiförbrukning och diskutera med dina föräldrar och klasskamrater.

4. Ta ställning till olika energikällor

a. Läs igenom texten i kapitlet i boken.

b. Finns det något energislag som är nödvändigt? Motivera.

c. Finns det något energislag som är överflödigt eller onödigt? Motivera.

d. Finns det något energislag som är skadligt för miljön och klimatet? Motivera.

e. Finns det något energislag som är bra för miljön och klimatet? Motivera.

f. Fundera på vilka slags energikällor du tycker att vi ska ha i Sverige. Förklara varför du tycker som du gör. Motivera med för- och nackdelar.

Bilden: Med solceller och vindkraft kan vi producera elektricitet utan att förbruka jordens resurser.

Att hushålla med energin

Om vi använder mindre energi behöver vi bygga färre kraftverk, vi påverkar miljön mindre och elen som finns räcker längre. Här tittar vi närmare på varför vi ska försöka spara energi och hur vi kan göra det. Och hur mycket kostar det egentligen att använda olika slags apparater?

Ord och begrepp

Energihushållning innebär att man använder mindre energi genom att avstå från något.

Hållbar utveckling innebär att man sparar på jordens resurser och använder dem i en takt så att de finns kvar för kommande generationer.

Värmeisolering innebär att man isolerar något för att det ska behålla så mycket värme som möjligt.

Åk med kollektivtrafiken i stället för med fossilbilen. Eller ännu bättre – cykla!

Varför spara på energin?

Ibland får man höra att man måste spara på energin, att man måste hushålla med den. Vad menas då? Jo, för det mesta menar man den energi som behövs för att värma upp hemmet och driva hushållsapparaterna, som kylen, frysen och tvättmaskinen.

Man skulle lika gärna kunna säga att man måste hushålla med elen. För det är oftast elenergi vi använder när vi värmer upp våra hus och tänder lamporna hemma. Elen blir också billigare om vi använder mindre av den, eftersom priset bestäms av hur mycket som förbrukas.

Om samhället måste producera alltmer el blir det dyrt både för den som betalar elräkningen och för samhället, och det blir slitsamt för naturen. Vindkraftverken och solcellsparkerna måste i så fall bli fler, kärnkraften måste byggas ut, mer skog måste huggas ner och fler åkrar måste bli solcellsparker.

Men ännu viktigare är det att hushålla med fossil energi – till exempel el som produceras med kol, olja och fossilgas. Man ska inte köra bil i onödan och helst ska man ta kollektiva transporter eftersom de rullar ändå. Man ska inte köpa el som är producerad med kolkraft utan välja el som kommer från vind- och vattenkraft. Man ska inte köra en bensin-

driven gräsklippare eller moped utan välja handgräsklipparen och cykeln i stället, om man kan.

Tekniken utvecklas hela tiden och nya uppfinningar hjälper oss att minska mängden energi som förbrukas i olika sammanhang. Ett exempel är nya typer av lampor som har ersatt den gamla energislukande glödlampan. I dag använder vi LED-lampor i stället.

Vissa byggföretag konstruerar hus som är energismarta när de byggs, när materialen väljs och när de används. Genom att välja rätt byggmaterial, isolering och återanvända energin som finns i huset kan energianvändningen bli låg. På ett energismart hus finns säkert också solceller som omvandlar solljuset till elektricitet. Solceller finns också på många vanliga hustak i dag.

Var energismart!

Att vara energismart innebär att man lever på ett sätt så att man använder så lite energi som möjligt. Man använder mindre energi genom att avstå från något, till exempel genom att sänka temperaturen inomhus eller genom att inte duscha så länge.

Om man är energismart försöker man också använda energin så effektivt som möjligt – man gör samma saker som förut men med mindre elförbrukning. Två sätt är att använda LED-lampor och att isolera huset bättre.

Det här är apparater som vi använder ofta i vår vardag. Alla behöver elektricitet för att fungera. Vad kan vi göra för att minska mängden elenergi vi använder? Och varför är det viktigt att spara på elenergin?

Energi är mer än bara el och värme. Det går åt mycket energi för att tillverka mat och transportera varor. Annat som förbrukar mycket energi helt i onödan är att köpa saker du egentligen inte behöver, att ta bilen till närbutiken runt hörnet och att kasta oanvänd mat.

Så kan du spara energi

Exempel på saker du själv kan göra om du vill vara energismart:

– Duscha snabbt och mindre varmt i stället för att bada, och stäng av vattnet när du inte sköljer av dig.

– Värm upp vattnet med vattenkokare i stället för kastrull.

– Sänk temperaturen inomhus.

– Frosta av frysen och ställ in rätt temperatur i både kyl och frys.

– Fyll diskmaskinen och tvättmaskinen helt innan du kör dem.

– Tvätta bara smutsiga kläder. Låt kläderna lufttorka i stället för att använda torktumlare eller torkskåp.

– Diska, tvätta och duscha när elpriset är lågt – då är det ingen brist på el.

– Använd sköljbalja när du diskar för hand i stället för att skölja under rinnande vatten.

– Byt till lågenergilampor, till exempel LED. Släck lamporna i de rum där ingen är.

– Åk buss och tåg och cykla och gå i stället för att åka bil.

– Stäng av datorn och TV:n i stället för att lämna dem i standbyläge.

– Dra ur batteriladdaren till mobilen när den är laddad.

– Handla mat som kommer från ditt närområde och som inte har transporterats så långt.

Sänk temperaturen på termostaten för att spara el.

Lågenergilampa.

LED-lampa.

Halogenlampa.

Energismarta uppfinningar

Med hjälp av ny smart teknik blir det lättare att leva energisnålt. De senaste åren har LED-lampor, solceller och elbilar blivit allt vanligare. Med hjälp av dem minskar man sin användning av fossila energislag och man förbrukar mindre energi – en dubbel vinst!

Solceller

Precis som namnet antyder använder solceller energin från solen. En solcell är en ljuskänslig elektronisk komponent som omvandlar solstrålning till el. När solen lyser på solcellen skapas en elektrisk spänning mellan de två kontakterna på solcellen. Spänningen är mycket svag, och därför kopplar man ihop många solceller.

Solceller står fortfarande för en väldigt liten del av all den elenergi som bostäder och industrier i Sverige behöver. Men tekniken utvecklas hela tiden och så småningom kanske de ger lika mycket el som vattenkraftverk och kärnkraftverk.

Energisnåla lampor

Till 2012 fick vanliga glödlampor användas i Sverige. Problemet med glödlampan var att den drog mycket energi och att den hade en ganska kort livslängd. I stället har det tagits fram flera nya typer av lampor som är både energismartare och har längre livslängd, till exempel lågenergilampor, halogenlampor och LED-lampor.

Ett modernt svenskt hus med materialval, värmesystem och byggteknik som uppfyller kraven för ett passivhus.

Energisnåla hus

Vanliga hus kan göras energisnålare med effektivare värmesystem och tilläggsisolering.

Om man bor i ett hus som värms upp av en oljepanna är det en god idé att välja ett annat värmesystem. Dels är olja dyrt att elda med, dels är det ett fossilt bränsle som ökar klimatförändringarna. I stället kan man installera bergvärme, solceller eller olika sorters värmepumpar. De är billigare i drift och kan drivas med förnybar el.

Man kan också tilläggsisolera ett hus. Då sätter man värmeisolerande skivor på väggarna som gör att värmen stannar kvar bättre inuti huset. Man kan även lägga ett isolerande lager av till exempel mineralull på vinden.

Passivhus är en typ av energismarta hus som byggs i dag. Passivhus använder så få aktiva värmekällor som möjligt, som element eller fjärrvärme. I stället värms de till största delen upp på passiv väg, alltså via solen, kroppsvärme från de som bor i huset och återvunnen värme i ventilationssystemet.

Med ett passivhus kan man spara upp till 75 procent av värmeenergin som används i ett traditionellt hus. Den stora vinsten beror också på hur husen byggs. De är kompakta och har få och små fönster. De byggs på lämpliga platser och av produkter och material som använder energin effektivt.

Elbilar

Elbilar blir allt vanligare, liksom ellastbilar, elcyklar och elsparkar. Elbilar är mycket bättre att köra med för miljön och klimatet än vanliga diesel- och bensinbilar. Det gäller oavsett vilken el man tankar dem med, men helst ska de förstås få sin energi från förnybar el. Elbilar släpper nämligen inte ut någon koldioxid när man kör.

Men elbilar är inte bra om man kör en sådan i stället för att cykla, gå eller åka kollektivt. Elfordon är bra bara om man samtidigt gör sig av med ett fossildrivet fordon. Att byta från moped till elmoped är bra, men inte att byta från cykel till elcykel eller elspark.

En elbil tar tillvara bränslets energi mycket bättre än en fossilbil. De är alltså energisnåla. Medan en elbil använder nästan all energi för att röra sig framåt, försvinner nästan all energi till värme och friktion i en fossilbil.

Ett problem med elbilar är att batterierna och elektroniken behöver metaller som är dyra och svåra att utvinna, och de kräver dessutom mycket energi att producera. I dag kan vi inte återvinna alla bilbatterier heller, och vi gräver därför fram det mesta av de material vi behöver ur gruvor. Men när elbilarna blir allt fler kommer förhoppningsvis materialet i alla bilbatterier att återvinnas för att tillverka nya batterier. Då blir elbilar riktigt energismarta.

En elbil laddar batteriet.

Hållbar utveckling

Om man är energismart bidrar man till en hållbar utveckling. Om alla hade köpt och använt så mycket saker som vi gör i Sverige hade det behövts fyra jordklot för att försörja jordens befolkning. Det håller inte i längden.

Vi måste konsumera mindre, inte slänga sådant som fungerar, återanvända mer och använda mindre fossila bränslen. På så sätt kan jordens resurser räcka till alla, även i framtiden.

Sammanfattning

@ För att spara energi behöver vi hushålla med den el som används för att värma upp våra hem och för att ha belysningen tänd.

@ Att leva energismart innebär att man lever på ett sätt som använder så lite energi som möjligt.

@ Exempel på energisnåla lösningar är solceller, lågenergilampor och passivhus.

@ Genom att leva energisnålt bidrar man till en hållbar utveckling genom att inte överutnyttja jordens resurser.

Hus med solceller som omvandlar solenergi till elenergi.

Kapitel 4

Energi och elektronik

Att

hushålla med energin

Instuderingsuppgifter

1. Vad menas med att vara ”energismart”?

2. Varför är det viktigt att spara energi?

3. Ge tre exempel på hur du kan spara energi i vardagen.

4. Ge exempel på tre energismarta uppfinningar som hjälper till att spara energi.

5. Vad menas med ett passivhus?

6. Vilka tre typer av energisnåla lampor har ersatt glödlampor?

7. Vad är solceller och hur fungerar de?

Aktiviteter

1. Mobiltelefonen i öknen

Tänk dig att du ska vandra i en öken under en vecka. Du har inte tillgång till elektricitet men det är viktigt att du kan ladda din mobiltelefon för att kunna kommunicera med omvärlden.

a. Fundera på om en mobilladdare som drivs av solljus eller en mobilladdare som drivs på batteri är bäst i öknen.

b. Skriv upp fördelarna och nackdelarna med båda lösningarna och motivera ditt val.

c. Diskutera med din bänkgranne.

Tänker ni likadant eller har din klasskamrat synpunkter som är annorlunda?

2. Knep för en hållbar utveckling

Undersök hur du kan bidra till en hållbar utveckling.

a. Gör en lista på fem saker som du själv kan göra för att bidra till en hållbar utveckling.

b. Vilka av dem gör du eller din familj redan i dag?

c. Vad hade du velat göra av det du inte gör i dag?

d. Diskutera med din klasskamrat. Gör ni samma saker eller skiljer de sig åt?

3. Varma och sköna kläder

Undersök hur dina kläder isolerar. Du behöver en digital termometer för inne- och utomhustemperatur där den ena sensorn sitter i änden på en sladd.

a. Placera termometerns sensor innanför tröjärmen.

b. Lägg termometerhuset på bordet.

c. Vänta i två minuter.

d. Läs av tröjtemperaturen och bordstemperaturen.

e. Är det någon skillnad? Förklara varför.

Vad kostar det?

För att bli miljösmart behöver du ha koll på vad det kostar att använda olika elektriska apparater. Här räknar vi ut kostnaden för några saker som förbrukar el.

Syfte

Att undersöka vad det kostar att använda elektriska apparater.

Det här behöver du – Papper eller anteckningsblock.

– Penna.

– Radergummi.

Gör så här

1. Leta upp några saker i skolan som använder elektricitet.

2. Anteckna noga vad ni hittar. Titta på apparatens informationsskylt för att se hur många watt (W) den drar.

3. Gör en sammanställning över alla apparater och deras kostnader tillsammans med läraren.

Frågor

Elbolagen säljer elektricitet per ”kilowatttimme” som förkortas ”kWh”. Kilo (k) betyder 1 000 och watt är den mängd energi en teknisk apparat drar för att fungera.

Precis som det går att köpa en liter mjölk i affären kan du köpa en energimängd av 1 kWh från elbolaget. Priset på 1 kWh varierar. Som lägst kan det kosta så lite som 15 öre om det produceras mycket energi i landet (till exempel om det regnar eller blåser mycket). Men om det är ont om energi (till exempel om det är kallt och vindstilla) kan 1 kWh kosta mycket mer, kanske 300 öre (det vill säga tre kronor).

1. Hur länge kan du ladda din mobil om du köper 1 kWh från elbolaget? Räkna med att din mobilladdare drar cirka 5 watt eller 0,005 kW (din lärare visar hur man räknar).

2. Vad kostar det att ladda en mobil i två timmar?

3. Vad kostar det att köra 10 mil med en elbil? Elbilen drar 2 kWh per mil.

4. Vad kostar det att tvätta en maskin kulörtvätt med temperaturen 40 grader Celsius? En tvätt med maskinen drar 1,1 kWh.

5. Vad kostar det att ha ett element på i ett dygn om det under den tiden förbrukar 40 kWh?

Energi och värme

Huset du bor i, skolan och i stort sett alla byggnader i Sverige är isolerade. Vad är poängen med det? Hur hänger det ihop med dina ytterkläder och djurens päls?

Syfte

Att undersöka hur värmeisolering fungerar.

Det här behöver du

– Två termometrar, gärna digitala med ena sensorn på en sladd.

– Två dricksglas.

– Ett varmt plagg, till exempel vante, mössa eller halsduk.

– Tidtagarur.

Gör så här

1. Linda in det ena dricksglaset i halsduken eller sätt det i mössan så att det isoleras. Se till att det blir tätt.

2. Sätt i en termometer i varje glas.

3. Häll varmt vatten i båda glasen (så varmt du kan få ur kranen). Täck överdelen av glaset som har isolering runt sig.

4. Starta tidtagningen och läs av termometrarna. Vissa digitala termometrar läser av temperaturen med jämna mellanrum, så då får du ha tålamod och vänta.

5. Läs av temperaturen varje minut. För in tiden och temperaturen i en tabell.

6. När läraren säger till avslutas försöket.

7. Läraren talar om hur dina mätningar ska redovisas.

Frågor

1. Vad händer med temperaturen i de två glasen? Är det någon skillnad? Förklara.

2. Har isoleringen någon betydelse? Beskriv.

3. Vad har experimentet med dina kläder eller djurens päls att göra?

Kapitel 5 Datorer och programmering

Bilden: Nuförtiden kan du förvränga och förändra vilka foton som helst - blixtsnabbt och lätt som en plätt!

Vad är en dator?

Vi träffar på datorer nästan varje dag och nästan överallt.

Surfplattan och mobiltelefonen är datorer. Och den vanliga datorn förstås.

Här får du lära dig om de viktiga delarna som finns i en dator och hur de fungerar.

Ord och begrepp

Centralenhet eller processor hämtar och utför instruktioner och styr datorns övriga delar.

Data är information av olika slag.

Dator är en maskin som hanterar och ändrar data, alltså information.

Gränssnitt är menyerna och ikonerna på datorns eller mobiltelefonens skärm.

Hårdvara är de synliga delarna av en dator.

Mjukvara är program och kod som gör att datorn fungerar.

Operativsystem är det mest grundläggande programmet i en dator.

Datorer finns i väldigt många saker i vardagen, både till nytta och till nöje. Här är några exempel.

Datorer och data

En dator är en maskin som hanterar och ändrar data. Med data menar man information. Det kan vara text som en användare skriver in på ett tangentbord. Det kan vara siffror som datorn använder för att räkna ut saker. Det kan också vara värden från instrument i en fabrik.

Den information som datorn får in förvandlar den till något. Det kan vara skriven text eller bilder som visas på en skärm. Det kan också vara signaler som styr andra maskiner.

De flesta datorer har tre viktiga delar:

– Enheter för att samla in data (input). Det kan vara ett tangentbord, en datormus eller en pekskärm.

– En enhet som används för att tolka och hantera data. Den kallas centralenhet eller processor.

– En enhet för att visa data och grafik (output). Några exempel är bildskärm, skrivare och högtalare.

Datorer har inte funnits särskilt länge. Den första datorn, ENIAC, var klar 1946 och byggdes av forskare för den amerikanska armén. Först på 1980-talet började persondatorer att användas.

Nu är en vanlig mobil snabbare och kraftfullare än en superdator var för 20 år sedan, och mobilen har ersatt en mängd olika saker i vardagen. En vanlig mobil innehåller till exempel:

– kamera, videokamera och fotoalbum

klocka, väckarklocka och timer

– dator, spel och böcker

– GPS och kartor

– ficklampa, miniräknare och telefonbok

– pengar, biljetter och tidtabeller.

Alla de saker som är uppräknade var tidigare olika prylar men finns nu inbyggda i en enda sak, mobilen. Du kan säkert komma på ännu fler saker som en mobil kan göra!

Delarna i en dator

I dag kan datorer se ut nästan hur som helst. Många är bara som små svarta askar som innehåller allt som behövs och som bara behöver en strömsladd. En modern dator kan vara mindre än ett riskorn och är lätt att bygga in eller gömma.

Den stationära persondatorn, som många fortfarande tänker sig att en dator är, blev populär på 1990-talet. Den består av följande delar:

– bildskärm

– tangentbord

– datormus

– datorlåda.

I datorlådan finns kretskort med processor, minne och portar, hårddiskar och läsare för skivor. Ofta är datorn kopplad till en skrivare som också har en bildskanner.

I dag finns datorer i alla digitala apparater, som mobiltelefoner, miniräknare och klockor. Eftersom de är så små har de inte alla de komponenter som den klassiska datorn har och kommunicerar med andra datorer och internet med radiosignaler. Två tekniker för radiokommunikation är trådlöst nätverk (Wi-Fi) och Bluetooth.

bildskärm dator

tangentbord mus skrivare

Till datorn kopplar man en skärm för att kunna se vad som händer, ett tangentbord för att kunna skriva text och en mus för att kunna välja och flytta fönster på skärmen. Ofta finns också en skrivare för att kunna trycka text och bilder på papper.

Chefen för IBM, som länge var en av världens största datortillverkare, sade 1943 att det i framtiden antagligen inte skulle behövas fler än fem datorer i världen.

Processorn

Datorns hjärna är processorn eller centralenheten. Den gör beräkningar och kontrollerar datorns övriga delar. Processorn styrs av operativsystemet. Ett operativsystem är en samling datorprogram som ser till att apparaten som den styr går att använda. Det kan vara en dator, mobiltelefon, bil eller ett flygplan.

För att en dator ska kunna utföra beräkningar krävs alltså att man talar om för den vad den ska göra. Utan operativsystemet som kommunicerar med datorns olika delar och instruktioner i form av program är datorn en oanvändbar låda av plast och metall.

Minnet

Datorn har olika sorters minnen som kan lagra information. I snabba minnen finns den data som datorn arbetar med just nu och som snabbt byts ut. Andra minnen innehåller information som behöver sparas länge, som datorprogram, bilder och text. Det största minnet i datorn är hårddisken.

Arbetsminnet sköter om det som datorn gör just nu. Stängs strömmen av så glömmer datorn bort det som finns i arbetsminnet. Den här sortens minne finns oftast på speciella minneskort.

En annan typ av minne är lagringsminnet. Det är där program och data lagras och sparas under lång tid. Exempel på sådana minnen är hårddiskar, USB-stickor och DVD-skivor.

Så här kan det se ut i en bärbar dator. Processorn är den stora fyrkanten i mitten.

Gränssnittet

Ett gränssnitt är ett program som gör informationen i datorn läsbar för dig. Via gränssnittet kommunicerar du med datorn för att den ska göra det du vill.

Ett exempel är en webbläsare eller en browser som visar informationen på webben i ett fönster med text, bilder, filmer och ljud. Du kan klicka på knapparna i webbläsaren för att växla mellan webbsidor, spara bilder eller lyssna på musik. Detta är webbläsarens grafiska användargränssnitt.

Datorns mest grundläggande program, operativsystemet, har också ett gränssnitt. Det är den yta med ikoner du ser på skärmen när du har startat datorn. Klickar du på en ikon öppnas ett program, som även det har ett användargränssnitt.

Ett grafiskt användargränssnitt ska helst vara så enkelt att förstå att vem som helst kan lista ut hur programmet fungerar.

Det finns också användargränssnitt som inte är grafiska. De visar bara text, siffror och symboler.

Så här ser datorspelet Minecraft ut på en mobilskärm. Det du ser är användargränssnittet, där du kan välja vad du vill göra i spelet: vandra runt, interagera och skapa nya saker.

Delarna i en dator

– Processorn (centralenheten), som utför beräkningarna och är datorns ”hjärna”.

– Minnet , som lagrar information för att användas senare eller visas för användaren.

– Inmatning (input), verktyg för att ge information till datorn, till exempel ett tangentbord, ett program som läses in via nätet eller en USB-sticka.

– Utmatning (output), verktyg för att presentera eller skicka vidare resultaten, till exempel en skärm, dataport eller skrivare.

– Operativsystemet , ett stort och grundläggande program som kommunicerar med omvärlden och datorns olika delar.

Det är omöjligt att veta hur många datorer som finns i världen i dag. Men hälften av alla hushåll har minst en persondator, och över 7 miljarder människor äger dessutom en mobiltelefon, som var och en är en dator.

Hårdvara och mjukvara

Man delar också in datorn i hårdvara och mjukvara.

– Hårdvaran är de fysiska delarna som bygger upp datorn, alltså de tekniska komponenterna som gör att datorn fungerar. Exempel är processor, minne och datorskärm.

– Mjukvaran är de instruktioner som datorn behöver för att hårdvaran ska utföra sina uppgifter. Mjukvara kallas också program och är en serie meddelanden till datorn som utförs i rätt ordning för att en beräkning ska göras.

Varje dator har ett operativsystem som består av en mängd sammankopplade program. Operativsystemet sköter kommunikationen mellan användaren och datorn, lagrar och beräknar data, hanterar kommunikationen mellan de olika delarna och omvärlden och sköter datorns underhåll.

Det finns stora program som datorspel eller sådana som utför tekniska eller fysikaliska beräkningar. Det finns ännu fler små program som oftast ingår som delar i stora program och som kan ha mycket enkla uppgifter, till exempel att kontrollera att ett inmatat tecken är av rätt typ (en siffra och inte en bokstav).

Vad är mjukvara och vad är hårdvara? Datorlåda, skärm, tangentbord, mus, högtalare och hörlurar är hårdvara. De program som kontrollerar datorns funktioner, lampor, ljud och det som syns på skärmen är mjukvara.

Den första datorn, ENIAC, upptog lika stor golvyta som en volleybollplan. Den vägde 30 ton och måste byggas om varje gång ett nytt program skulle köras.

Datorns historia

År 1946 kom den första riktiga datorn – ENIAC (Electronic numerical integrator and computer). Den var klar 1946 och byggdes av forskare för den amerikanska armén. Den användes för att beräkna hur projektilerna

skulle flyga från kanoner och liknande. Den användes ända fram till 1957.

Hela maskinen var 26 meter lång och förbrukade lika mycket el som en mindre småstad.

Programmeringen av de första datorerna skedde med hålkort. En pappersremsa med hål på särskilda ställen matades in i maskinen. Remsan släpades över ett metalliskt underlag där stålborstar skapade kontakt med underlaget genom hålen. På så sätt kunde data läsas och sparas.

Långt senare kom tangentbord, magnetband och diskettstationer för att sköta både lagring och programmering.

Transistorn och den integrerade kretsen

Två nya uppfinningar, transistorn och den integrerade kretsen, orsakade på 1960-talet ett genombrott i utvecklingen av datorerna.

Transistorerna styr storleken på de strömmar som passerar genom komponenterna i datorn. De gör det möjligt att konstruera integrerade kretsar som får datorn att fungera. I dag kan en integrerad krets som är stor som kulan på en kulspetspenna innehålla miljarder mikroskopiska transistorer och andra komponenter.

Transistorn är en elektronisk komponent som förstärker svaga elektriska strömmar. En integrerad krets består av transistorer och andra komponenter som sitter ihop mycket, mycket tätt.

På en integrerad krets kunde det på 1960-talet få plats tio transistorer stora som ärtor. Men utvecklingen har gått mycket snabbt framåt. 1996 gjordes en integrerad krets, stor som en nagel, som var uppbyggd på samma sätt som ENIAC, 2014 kunde det få plats 4 miljarder transistorer på samma yta, och 2023 tio gånger fler!

I takt med utvecklingen har också snabbheten i datorernas processorer ökat. En vanlig dator klarar över flera hundra miljarder beräkningar per sekund, och den allra snabbaste superdatorn gör en miljard miljarder beräkningar per sekund! Som jämförelse klarade ENIAC bara 5 000 beräkningar per sekund.

När superdatorn Cray-2 lanserades 1985 var den världens snabbaste dator och kostade ungefär 100 miljoner kronor. En vanlig mobil i dag är tusentals gånger snabbare än vad Cray-2 var.

Sammanfattning

@ En dator är en maskin som hanterar och ändrar data.

@ Datorns hjärna är processorn. Där sker alla beräkningar.

@ Det du ser på datorskärmen kallas gränssnitt.

@ Ett datorprogram är en samling instruktioner som en dator kan förstå.

@ Det viktigaste datorprogrammet är operativsystemet.

@ Operativsystemet sköter kommunikationen mellan användaren och datorn och alla dess delar.

@ Användargränssnitt behövs för att kommunicera med datorn via dess skärm.

Kapitel 5

Datorer och programmering

Vad är en dator?

Instuderingsuppgifter

1. Sortera in orden i två grupper: datorord och inte datorord.

fiskenät, tuggben, nätverk, taggtråd, gränssnitt, knappnål, binär kod, Windows, hårddisk, majonnäs, operativsystem, processor, gurkburk

2. Vilka tre viktiga delar består de flesta datorer av?

3. Vad kan en mobil användas till förutom att ringa med? Kom på så många exempel som möjligt.

4. Vad menas med hårdvara och mjukvara?

5. Vad är ett datorprogram?

6. Vad kallas datorns ”hjärna” och vilken är dess funktion?

7. Vad menar man med att operativsystemet är datorns viktigaste program?

8. Nämn tre delar i datorn som är hårdvara.

Aktiviteter

1. Apparater med datorer Fundera på vilka hushållsmaskiner eller apparater som finns hemma.

a. I vilka av apparaterna finns det en dator?

b. Kan man mata in information i apparaten?

c. Kan man få ut information från apparaten?

d. Finns det text eller symboler på apparaten? Eller en display?

e. Går apparaten att programmera?

f. Beskriv hur man väljer vad apparaten ska göra. Finns det olika reglage? Vad är deras funktion?

g. Beskriv hur man får ut information från apparaten. Den kanske inte alls ger någon information som man kan läsa av utan bara fungerar?

2. Datorns komponenter Undersök hur en dator ser ut inuti. Du behöver en gammal persondator av tornmodell och skruvmejslar. Inuti datorn kan du se alla de delar som får datorn att fungera. Försök att med hjälp av läraren hitta följande delar.

a. Moderkortet med processorn.

b. Minneskorten.

c. Hårddisken.

d. Grafikkort och ljudkort.

e. Nätaggregatet som ger datorn ström.

Bilden: Datorer styrs med datorkod som kan se ut på många sätt. De mest avancerade programmen skrivs med textkod.

Program får datorn att fungera

Det fiffiga med datorer är att de kan räkna ut och omvandla väldigt mycket information på kort tid. Däremot kan de inte lista ut saker på egen hand. De måste bli tillsagda vad de ska göra och behöver alltså programmeras av människor.

Ord och begrepp

Binär kod är instruktioner som enbart består av ettor och nollor.

Internet är ett nätverk över hela jorden som gör att datorer kan utbyta information.

Nätverk är datorer som är sammankopplade för att kunna kommunicera med varandra.

Program är instruktioner som styr vad datorn gör.

Router är en koppling mellan två nätverk, till exempel bredband och Wi-Fi.

Simulator är ett program som härmar ett verkligt föremål och som används för testning.

Wi-Fi är ett trådlöst nätverk mellan en dator och en router där kommunikationen sker med radiovågor.

Ettor och nollor

En dator kan göra otroligt mycket, även om den bara förstår två slags tecken. Allt datorn gör styrs av instruktioner som består av ettor och nollor, så kallad binär kod. Och eftersom datorns elektronik styrs av elektriska strömmar betyder en etta ”ström på” och en nolla ”ström av”.

När du trycker på ett A på tangentbordet skickas informationen från tangentbordet som ettor och nollor i en viss ordning. Till exempel ser stora bokstaven A ut så här: 01000001. Sedan tolkar processorn den binära koden och visar den som ett A på skärmen.

Eftersom människor har svårt att förstå binär kod används särskilda programmeringsspråk när man skriver datorprogram. Man skriver då kod (instruktioner) i klartext i programmeringsspråket. Datorn översätter sedan programmet till binär kod så att koden kan köras.

Om instruktionerna är felaktiga, alltså om programmet är felskrivet, fungerar inte datorn alls. Datorn är alltså en ”dumburk” som inte själv kan rätta till misstag som användaren gör. Det gör människan smartare än datorn.

Att planera och skriva program

Innan man börjar programmera behöver man planera vad datorprogrammet ska göra. Ofta börjar man med att beskriva ungefär hur datorprogrammet ska fungera, ungefär som en skiss. Sedan kan man göra det mer och mer detaljerat, nästan som en ritning. Sådana detaljerade beskrivningar av ett händelseförlopp kallas instruktioner.

Om man vill kan man likna programmering med att laga mat efter recept. Man har ett visst antal steg som ska göras och de måste göras i en viss ordning.

Till exempel kan en grov planering för att koka en kopp te se ut så här:

Gör en kopp te

1. Koka vatten.

2. Lägg en tepåse i en kopp och häll i vattnet.

3. Vänta en stund.

4. Ta upp tepåsen ur koppen.

Det är viktigt att stegen sker i rätt ordning. Det blir ingen god kopp te om du börjar med att vänta en stund eller kokar vattnet allra sist.

Att skriva ett bra datorprogram kräver att man tänker efter före.

Gå sedan vidare med att i mer detalj beskriva varje steg. Det första steget som beskriver hur man kokar vatten kan till exempel beskrivas så här:

Om du har en vattenkokare:

1. Fyll vattenkokaren med vatten från kranen.

2. Sätt på vattenkokaren och vänta tills den är klar.

Annars:

1. Ta en kastrull och fyll den med vatten från kranen.

2. Sätt kastrullen på en spisplatta och sätt på spisen.

3. Vänta tills vattnet börjar bubbla.

4. Stäng av spisen.

I det detaljerade steget används en beskrivning som är vanlig i programmering. Det som ska göras beror på om man har en vattenkokare eller inte. Det kallas för ett villkor. Villkoret här är alltså att man använder en vattenkokare om man har en sådan, annars använder man en kastrull.

Den första programmeraren

Ada Lovelace levde under början av 1800-talet. Hon hade som barn fått studera matematik, vilket var ovanligt för flickor på den tiden. Ada Lovelace hade en vän som hette Charles Babbage. Han hade gjort ritningar på en analytisk räknemaskin –världens första dator. Det var tänkt att den skulle kunna programmeras. Ada Lovelace blev intresserad av maskinen och skrev instruktioner för hur den skulle användas. Ada Lovelace brukar räknas som den första programmeraren.

Tyvärr byggdes aldrig denna världens första dator helt klar. Men den anses ändå vara en föregångare till dagens datorer.

Ada Lovelace.

Att programmera med blockkod är lite grann som att bygga med LEGO. Med olika block bygger man något större.

Byggstenar i instruktionen

Instruktionen ligger till grund för det datorprogram du ska skriva. Den måste vara så detaljerad att den går att översätta till ett programspråk. Men den kan se ut på många sätt – textrader med kommandon, en serie med block eller en punktlista. Det viktiga är att du själv förstår instruktionen och kan skapa ett datorprogram med hjälp av den.

Nästan alla programspråk kan göra likadana saker, även om de inte gör dem på exakt samma sätt och de olika operationerna har lite olika namn. Följande begrepp används så ofta att de har blivit standard i programmeringsvärlden.

Man använder också begreppet kommando, vilket helt enkelt är en uppmaning till datorn att utföra en viss uppgift, till exempel att köra ett program.

Även när man skriver program används kommandon. Då kan man mena en operation av något slag, till exempel de byggstenar som nämns ovan. Dessa kommandon är, vart och ett, en programkod i sig.

De vanligaste byggstenarna i datorprogram

– Variabel – en minnespost i ett datorprogram med namn och värde.

– Villkor – jämförelse av ett värde med ett annat med olika val.

– Loop – en upprepning som sker tills ett villkor är uppfyllt.

Sedan datorn uppfanns har ungefär 9 000 olika programspråk uppfunnits, men bara ett par hundra av dem används i dag. De flesta är gjorda för ett speciellt ändamål och kan inte användas för något annat. Bland dem som används mest finns Javascript och Python, som används för att programmera Scratch och micro:bit.

En variabel kan jämföras med ett reglage med flera möjliga värden. Detta reglage kan symbolisera variabeln väder. Variabeln innehåller en viss vädertyp som beror på reglagets läge.

Variabler

En variabel används för att spara ett värde. Värdet kan ändras på två sätt: – av programmet samtidigt som det körs

– manuellt av användaren genom att skriva in ett värde.

Variabler används i beräkningar eller kontroller, till exempel för att avgöra hur ett val ska göras.

Som namnet antyder kan en variabels värde förändras, men värdet kan också vara konstant genom hela programmet om man bestämmer det.

Variabel

En variabel är en behållare för en viss typ av data. Datatypen kan vara till exempel ett tal eller en text.

Här är tal namnet på variabeln och 1 dess värde. Det är en heltalsvariabel:

tal = 1

Här är väder variabelnamn och ”mulet” dess värde. Det är en textvariabel:

väder = ”mulet”

Villkor eller jämförelser

Villkor eller kontroller används för att göra jämförelser. Det kan vara fråga om att jämföra en variabel med ett tal eller en text. Det kan också vara att jämföra två variabler med varandra.

Villkor kan användas på många olika sätt. Om villkoret är uppfyllt går programmet vidare, annars kanske programmet slutar. Villkor kan användas för att styra vilken väg ett program tar genom att bestämma vad som ska hända i nästa steg. De kan också användas för att sätta igång en loop. De kan också finnas inne i en loop och avbryta loopen när villkoret är uppfyllt.

Villkor

En vanlig typ av villkor är om. Villkor finns i två varianter.

– om … då: ”om detta gäller så gör följande”

– om … då … annars: ”om detta gäller så gör följande, annars gör något annat”

På engelska kallas dessa villkor if respektive if ... else. Villkor avslutas med slut i pseudokoden.

Det här exemplet visar hur villkor kan användas. Om temperaturen är över 20 grader får variabeln kläder värdet ”kortbyxor” och om temperaturen är under 15 grader får variabeln värdet ”långbyxor”:

om temperatur >20 då

kläder = ”kortbyxor”

annars om temperatur <15

kläder = ”långbyxor”

slut

Ett villkor kan liknas vid ett filter som bara släpper igenom ett slags objekt. Det här filtret sorterar alla bollar i färger. Ett annat filter hade kunnat släppa igenom bara röda bollar eller alla bollar som är mindre än en viss storlek.

Loopar eller upprepningar

Loopar är delar av program som upprepas ett givet antal gånger eller tills ett visst villkor är uppfyllt. I loopar används variabler för att jämföra ett värde med ett annat. Beroende på hur villkoret är skrivet kan loopen startas eller avslutas.

Det finns två vanliga typer av loopar. Den ena startas utan att man vet hur länge den ska hålla på och avslutas när ett villkor är uppfyllt. För den andra typen av loop bestämmer man redan från början hur många gånger den ska upprepas.

Att åka runt i ett pariserhjul är nästan lika roligt som att programmera loopar.

Loop

En vanlig typ av loop är repetera. Den finns i två varianter.

– repetera: ”upprepa ett antal gånger”

– repetera tills: ”upprepa tills ett villkor är uppfyllt”

På engelska kallas de repeat until- och while -loopar. Precis som för kontroller avslutas loopar med slut i pseudokoden.

Det här exemplet visar hur en repetera-loop kan användas.

Koden adderar siffran 1 till variabeln tal tre gånger innan loopen är

slut:

repetera 3 gånger

tal = tal + 1

slut

Det här exemplet visar hur en repetera tills-loop kan användas.

Koden adderar siffran 1 till variabeln tal i en loop till dess värde är

större än 3:

repetera tills tal >3

tal = tal + 1

slut

Loopen gör samma slags beräkning om och om igen. De tre pilarna i dessa loopar visar att beräkningen upprepas tre gånger innan looparna är färdiga.

Kaninen vill till moroten. Följ blockkoden och kontrollera att kaninens rörelse stämmer med blockens instruktioner. Programmet börjar överst i blockkoden och fortsätter nedåt, ett block i taget. Hur många hopp gör kaninen mellan varje läge i bilden?

Blockprogrammering

Att programmera genom att skriva textkod kan vara ganska klurigt. För att göra det lättare att lära sig programmering kan man använda ett programmeringsspråk där koden visas som block i stället för text.

Olika typer av block betyder olika saker. Den ordning som man lägger blocken i blir en kod. Det är ungefär som att bygga med LEGO eller i Minecraft, där man staplar block på varandra. Sådan programmering kallas blockprogrammering.

Två programspråk som bygger på blockprogrammering är Scratch och micro:bit.

micro:bit är ett litet kort med en dator och knappar som kan programmeras med blockkod. På micro:bit-kortet finns en ruta med lysdioder, men kortet har också högtalare, ljusmätare och kompass.

Datorer kan samarbeta i nätverk

I dag är det vanligt att datorer är hopkopplade i nätverk. Då kan man kommunicera mellan olika datorer, dela information och göra beräkningar snabbare.

Dessa nätverk kan vara olika stora. Små lokala nätverk kallas för LAN (local area network). Då kopplar man ihop datorer som oftast finns i samma rum, till exempel för att spela spel tillsammans.

Det finns också nätverk som sträcker sig över hela jorden där miljontals datorer är hopkopplade. Ett exempel är det som vi till vardags kallar nätet, webben eller internet.

Många av de program som du använder är program som kräver att datorer är hopkopplade med varandra i ett nätverk. Exempelvis används internet som nätverk när du surfar på nätet med din webbläsare. Internet är världens största datornätverk.

Med hjälp av internet kan du chatta med kompisar, dela bilder, spela spel med andra och se på strömmad film.

Uppkopplingen till ett nätverk kan ske via optiska kablar som mycket snabbt kan sända stora mängder information. Sådana bredbandskablar finns i hela landet och går långa sträckor under marken, mellan städer och bostäder.

Trådlösa nätverk

Inne i ett hus, som skolan, kommunicerar man oftast med internet via en router. Routern är uppkopplad med bredband till internet och skapar

stjärnnät

Ett stjärnnät kan användas för att koppla upp flera datorer mot varandra i samma rum. Då har alla datorer lika långt till serverdatorn i mitten, som sköter all kommunikation mellan de enskilda datorerna. Det funkar bra när man ska spela LAN-spel.

När du använder surfplattan kopplar den upp sig med Wi-Fi mot ett trådlöst nätverk utan att du tänker på det. Du kan jobba med ditt skolarbete var som helst.

ett trådlöst nätverk som man kan koppla upp datorn, mobilen eller radion till. Systemet kallas Wi-Fi och kommunikationen sker med hjälp av radiovågor. Med Wi-Fi kan man röra sig fritt utan att ha en bredbandskabel inkopplad till sin pryl.

En annan typ av trådlöst nätverk är Bluetooth. Det kan användas mellan datorer eller elektronik som är nära varandra. Det är en ganska svag signal som störs om något hinder kommer emellan.

Man kan också koppla upp datorn eller mobilen trådlöst till ett mobilt nätverk som skapas i en mobilmast. Uppkopplingen sker helt automatiskt, till exempel när man cyklar eller åker bil. När man rör sig och kommer närmare en annan mobilmast kopplas mobilen automatiskt över till nästa mast, så att signalen hela tiden ska vara så stark som möjligt.

Sammanfattning

@ Ett program är en instruktion (kod) som skrivs med ett programspråk.

@ En dator kan bara förstå kod som består av ettor och nollor, så kallad binär kod. En etta betyder ”ström på” och en nolla betyder ”ström av”.

@ I ett blockprogram visas koden med block som pusslas ihop.

@ Datorer som är sammankopplade i ett nätverk kan dela information och göra beräkningar snabbare.

@ Bredbandet är ett snabbt nätverk som är uppbyggt av nedgrävda optiska kablar.

@ I trådlösa nätverk sker kommunikationen mellan datorerna med radiovågor.

@ Två typer av trådlösa nätverk är Wi-Fi och Bluetooth.

Kapitel 5

Datorer och programmering Program får

datorn att fungera

Instuderingsuppgifter

1. Vad menar man med programmering?

2. Beskriv vad binär kod är. Vilka tecken finns i en binär kod?

3. Vad innebär en variabel i ett program?

4. Vilket värde skulle variabeln månad ha just nu?

5. Vad innebär ett villkor i ett program?

6. Om villkoret för att spela datorspel på mobilen är att skolan är slut, skulle du kunna spela datorspel just nu?

7. Vad innebär en loop i ett program?

8. Tänk dig att du skriver ett program med en loop som börjar köra nu och sedan upprepas en gång per kvart tills klockan är 21.00 på kvällen. Hur många gånger körs loopen?

9. Vad är skillnaden mellan textkod och blockkod?

10. Vad menas med ett datornätverk?

11. Beskriv vad ett trådlöst nät är. Ge exempel på två typer av trådlösa nätverk.

Aktiviteter

1. Rita en figur från en instruktion

a. Din lärare ger dig ett papper med en figur. Skriv en instruktion som beskriver hur figuren ska ritas på ett papper. Var noggrann och beskriv tydligt figurens storlek, position på papperet och orientering.

b. Lämna instruktionen till din bänkgranne som ska rita den figur du hade på ditt papper genom att följa instruktionerna. Målet är att den ritade figuren ska vara exakt likadan som originalet.

c. Hur blev resultatet? Blev något fel och i så fall varför? Skriv i så fall om instruktionen så att den blir lättare att följa.

2. Skriv instruktioner för en robot

a. Använd de färgade linjerna på golvet i gymnastiksalen för att leda en robot från en plats i rummet till en annan. Bestäm en plats där roboten ska börja och en annan plats där den ska sluta.

b. Vilka instruktioner behövs för att roboten ska följa linjerna exakt? Skriv en instruktion på papper med alla rörelser som roboten ska utföra.

c. Testa om instruktionen fungerar genom att du själv är roboten. Fungerar den också om en kompis får vara robot?

Laboration

Ett blockprogram i Scratch

Här är ett exempel på ett blockprogram skrivet i programspråket Scratch.

Programmet består av fyra delar. Den del som börjar med en grön flagga är den som datorn kör först.

De andra delarna körs bara om man trycker på en viss knapp på tangentbordet. Här är det alltså ett villkor som bestämmer om någon av de andra programdelarna används eller inte.

Det här är avataren i Scratch. Det är en figur som rör sig på en del av skärmen som kallas scenen. Den gröna flaggan klickar man på för att starta programmet. Med den röda stoppskylten kan man avsluta körningen av ett program.

Denna programdel körs först. Den gröna flaggan är en ikon som finns på skärmen när man programmerar Scratch. Klickar man på flaggan startar programmet. Programdelen orienterar en avatar (figuren som rör sig på skärmen) så

att den pekar i en viss riktning. Värdena på x och y är variabler. De bestämmer var på skärmen avataren hamnar. Om både x och y sätts till 0, som här, hamnar avataren i mitten av skärmen. x och y kallas koordinater.

Den andra programdelen är ett villkor. När du trycker på tangenten a kommer avataren att röra sig 50 steg framåt på skärmen. Siffran 50 är värdet

Den tredje programdelen körs om du trycker på b-tangenten. Då rör sig avataren 50 steg bakåt.

på en variabel som bestämmer hur långt avataren rör sig när du trycker en gång på tangenten.

Den fjärde programdelen körs när du trycker på ctangenten. Då roterar avataren 90 grader eller ett kvarts varv. Rotationen

sker i medurs riktning precis som visaren på klockan. 90 grader motsvarar att minutvisaren rör sig 15 minuter på klockan.

Laboration

Ett blockprogram i micro:bit

Det här är ett blockprogram som är skrivet i programspråket micro:bit. Det gör samma sak som Scratchprogrammet, men eftersom det är ett annat programspråk ser blocken annorlunda ut. Alla programspråk är lite olika, men har man lärt sig ett av dem är det ganska enkelt att lära sig fler. Jämför de två blockprogrammen med varandra!

micro:bit är ett programmerbart kontroll-

kort som man kan koppla elektronik till, som batteri, lampor och motorer. micro:bitkortet programmeras i datorn men det behöver inte vara kopplat med sladd till datorn när du använder det.

Kortet har en liten skärm med lysdioder där avataren är en lysande LED-lampa. Kortet har bara två knappar att trycka på, A och B. Genom att trycka på dem samtidigt simulerar man en tredje knapp, A+B.

framsida

LED-display (5 x 5 lampor)

tryckknapp B

mikroprocessor

bluetooth-antenn

USB-kontakt

återställningsknapp

batterikontakt

USBkontroller

tryckknapp A

kontaktpunkter

jordpunkt

3 V-ingång

Komponenterna på micro:bits kontrollkort.

kompass accelerometer

baksida

Det här är en simulator för micro:bitkortet. Den visas på datorskärmen när man programmerar och simulerar det som händer på det riktiga kontrollkortet. Det är bara knapparna A och B som finns på kortet. Knappen A+B har simulatorn skapat för att man ska kunna simulera vad som händer om man trycker på A och B samtidigt.

Den första programdelen körs när micro:bit slås på, vilket betyder att kontrollkortet får ström från batteriet. Då skapas en avatar mitt på LED-skärmen på kortet. Avataren är en lysande LED-lampa. Koordinaterna för mitten på skärmen är x=2 och y=2.

Den andra programdelen körs om du trycker på knappen A på micro:bitkortet. Då flyttas avataren framåt ett steg. Det betyder att lampan ett steg till höger börjar lysa i stället.

Den tredje programdelen körs om du trycker på B-knappen. Avataren flyttar sig då 1 steg bakåt.

Den fjärde programdelen körs om du trycker knapparna A och B samtidigt. Då vänder sig avataren mot höger med 90 grader. Det är samma riktning som visaren på klockan, ett kvarts varv runt urtavlan.

Internet och säkerhet på nätet

Datorer och internet har blivit nästan oundvikliga i vardagen och i skolan. Med hjälp av dem kan vi göra fantastiska saker och få tillgång till information som vi bara kunde drömma om för femtio år sedan.

Men det finns också baksidor. När vi delar med oss av information på internet når det snabbt väldigt många människor. Vissa mejl vi tar emot eller webbsidor vi besöker kan vara laddade med virus eller trojaner och vi kan bli bestulna på information. Man måste vara försiktig med vad man publicerar och vad man klickar på.

Ord och begrepp

Datorvirus är datorprogram som förstör eller stjäl information från datorer på internet.

Hackare är skickliga programmerare som ibland begår brott på nätet.

Internet är ett nätverk över hela jorden som gör att datorer kan utbyta information.

Kryptering är en teknik för att hindra information från att läsas genom att använda en hemlig nyckel.

Protokoll är regler för hur datorer i ett nätverk delar information med varandra.

Server är en dator som gör en avgränsad uppgift i ett datornät.

Sociala medier är kanaler för att kommunicera och dela information med varandra på internet.

Webben eller World Wide Web är ett världsomspännande informationsnät med miljarder webbsidor som utnyttjar internet.

Bilden: Var försiktig med vad du delar på internet.

Internet är ett globalt nätverk mellan datorer som används för att utbyta information. På 1970-talet började man koppla ihop datorer på olika platser. Den amerikanska militären byggde ett nätverk för de datorer som användes i deras forskning. På 1980-talet blev detta nät tillgängligt även för andra och fick namnet internet.

Internet är egentligen inte ett nätverk av kablar och sladdar utan en samling regler för hur datorer ska utbyta data. Det finns regler, protokoll, för hur datorer ska koppla upp sig mot varandra och hur man skickar e-post och webbsidor mellan datorerna.

Men detta fungerar inte utan kablar och sladdar. Från början kunde man skicka informationen med ländernas vanliga telenät. Men dessa nät har fått byggas ut mycket när allt fler människor använder internet och mer data skickas.

I vissa länder som Sverige har man byggt ut ett nytt bredbandsnät som använder optiska fibrer. Med bredbandsnätet kan man skicka enorma mängder information med hög hastighet.

Den som ansluter sin dator till nätet köper en uppkoppling av en leverantör som ordnar alla tjänsterna. Hos leverantören finns servrar (huvuddatorer) som i sin tur har förbindelse med andra servrar.

Men inte bara datorer pratar med varandra på nätet. Mängder av prylar som har en inbyggd dator med internetuppkoppling kan koppla upp sig till nätet. Det gäller till exempel mobiltelefoner, spelkonsoler, TV-apparater, köksutrustning och bilar. Detta nätverk av hopkopplade apparater kallas sakernas internet eller Internet of things.

Sverige är ett populärt land att bygga stora serverhallar i för att lagra data i molnet. Servrarna blir varma och det kalla klimatet gör att kylningen av servrarna underlättas.

Sakernas internet

Allt fler saker blir och behöver vara uppkopplade mot internet för att fungera. Det brukar kallas sakernas internet (Internet of things). Allt fler saker har inbyggda komponenter eller datorer med internetuppkopplingar. Det gör att de kan kommunicera med varandra och utbyta information.

Mobiltelefonen är en sådan pryl som ständigt ”pratar” med internet. Annan teknik kan vara spisar, kylskåp, kläder, bilar, elmätare eller spelkonsoler.

Ett annat exempel är hemlarmet som informerar husägaren genom att ständigt skicka signaler och uppdateringar till mobiltelefonen om hur allt är i huset – om dörrar och fönster är låsta till exempel. Genom sakernas internet kan nätuppkopplade tvättmaskiner, spisar och kylskåp styras och hållas under uppsikt med hjälp av mobilen. Kanske kan de till och med snart larma när det är dags att köpa mjölk.

Webben

Ibland kallar man internet för webben. Det är egentligen inte helt rätt eftersom internet består av mycket mer än bara webben.

Webben eller World Wide Web är ett världsomspännande informationsnät med många miljarder webbsidor. För att kunna läsa webbsidor behövs en internetuppkopplad dator eller telefon samt en webbläsare.

För att komma till en viss webbplats kan man direkt knappa in webbadressen i webbläsarens adressfält. För att hitta speciell information använder man en söktjänst, till exempel Google eller Bing.

Molnet

Numera behöver vi inte spara alla våra bilder och filmer på vår egen dator, eller ens spela spel där. Vi kan använda ”molnet” i stället.

Molnet är en digital lagringsplats för data som nås via internet. Det byggs upp av stora datorhallar med servrar som lagrar information på mängder av hårddiskar. Man kan köpa lagringsplats i molnet och vara säker på att värdefull data sparas på ett säkert sätt.

Men att driva en serverhall drar extremt mycket elenergi. Servrarna måste ha ström och utrymmet de står i måste kylas eftersom datorerna blir varma.

Tim Berners-Lee

År 1989 presenterade den brittiske teknikern Tim BernersLee ett sätt att koppla ihop informationen på olika datorer i ett världsomspännande nät. Det gjorde han med så kallade länkar. Nätet fick senare namnet World Wide Web. Man kan alltså säga att det var Berners-Lee som uppfann webben.

Se upp för trollen! De sprider felaktig information på nätet för att påverka vad människor tycker och gör.

Säkerhet på internet

Internet kan vara en fantastisk plats. Men det kan också vara en farlig plats. Där finns virus, trojaner, troll och lurendrejare. De skadar dig inte fysiskt men de kan vilja stjäla information av dig för att kunna ta dina pengar. De vill kanske också bara vara taskiga mot dig.

Det viktigaste skyddet mot faror på internet är kunskap. Genom att vara källkritisk och vardagsklok blir du svårare att lura.

Till exempel ska du inte klicka på meddelanden från okända personer eller företag som lovar att du vunnit 10 miljoner i ett lotteri. Ladda inte ner musikinspelningsprogram från en webbsida som delar ut dem gratis, om de vanligtvis kostar tusentals kronor. Och dela aldrig information och foton med någon i en chatt om du inte vet vem personen är i verkligheten.

Ditt digitala fotspår på nätet kan finnas kvar för alltid, så var försiktig med vad du skriver och vilka bilder du delar.

Virus och hackare

Datorvirus är datorprogram som tillverkas och sprids av vissa hackare för att skada och förstöra. Namnet har de fått eftersom de fungerar nästan som virus gör när de smittar oss människor. Virus är program som kan installera sig själva i datorer och smitta dem med skadlig kod.

Datorvirus kan följa med e-postmeddelanden eller vara förklädda som ett användbart gratisprogram. Om du laddar ner och installerar dem kan de ta över en del av datorn och tvinga den att skapa fler virus genom att kopiera det första. Därefter kan virusprogrammen sprida sig till andra datorer på samma sätt och smitta ner hela nätverk.

En del virus är ganska harmlösa och visar sig kanske bara som ett fånigt meddelande på skärmen. Men andra kanske förstör hårddisken och raderar alla filer. Man kan skydda sig mot virus med hjälp av särskilda antivirusprogram som letar upp misstänkta data och förstör dem. De fungerar som ett slags vaccination.

Trojaner

Virus var vanliga framför allt när internet och webben var ganska nytt. I dag använder hackare främst trojaner. En trojan är ett elakt datorprogram som gömmer sig inuti ett annat program. Framför allt används trojaner för att stjäla pengar och skicka dem till den som skapat trojanen.

Trojaner sprider sig inte av sig själva utan måste installeras på datorn. Tyvärr kan man luras att installera dem på flera sätt. Det kan ske när man laddar ner ett annat program eller när man uppdaterar ett program som man har installerat. Ibland finns de i musik- eller filmfiler som man har laddat hem. Ibland räcker det att man besöker en fejkad webbsida för att man ska få trojaner i datorn.

När någon har lurats att installera trojanen på datorn kan den spionera på användaren och sprida känslig information som lösenord till andra. Trojaner kan också göra betalningar i användarens namn och skicka stora mängder skräppost för att attackera andra datorer eller göra livet surt för dig.

Hackare

En hackare är någon som är mycket skicklig med datorer och kan skriva smart programkod. En del hackare vill bara visa hur skickliga de är, men det finns också de som bryter sig in i datasystem för att hitta och utnyttja svagheter. Vissa gör detta för att hjälpa och skydda, medan andra kan ha dåliga avsikter. Sådana bryter sig via internet in i datorer, förstör eller ändrar webbsajter. Några skriver datorvirus eller trojaner som kan spridas över internet och förstöra ännu mer.

Ordet trojan kommer från legenden om den trojanska hästen. I kriget med Troja gömde sig grekiska soldater inuti en stor trähäst som fienden rullade in till sig. På så sätt kunde de överrumpla fienden.

Kryptering

För att betala prylar eller räkningar på nätet via mobilen, surfplattan eller datorn behöver du släppas in i bankens eller webbplatsens system och skicka information över internet.

Informationen skickas krypterad för att ingen obehörig ska komma åt dina uppgifter. Man kan säga att informationen hackas sönder innan den lämnar din dator och skickas iväg som nonsens. Väl framme hos mottagaren, i säkerhet bakom så kallade brandväggar, avkrypteras informationen och kan läsas igen.

Endast den som känner till hur meddelandet ska avkrypteras kan läsa och ta del av informationen. Den som eventuellt avlyssnar trafiken kan alltså inte förstå den krypterade informationen, även om den fångas in. De här systemen är ganska säkra, men det pågår ett ständigt arbete att försvåra för dem som vill stjäla information.

Kryptering

När du surfar på nätet kan du enkelt se om informationen som skickas fram och tillbaka till sidan är krypterad. Om webbadressen börjar med https är överföringen krypterad, men inte om adressen börjar med http. I förkortningen för https står s:et för secure ( engelska för ’säker’).

man inte vill att vem som helst ska kunna ta del av.

Kryptering används för att sätta ett digitalt hänglås på ett kontokort eller för att skicka information över internet som

En vloggare gör heminspelade videofilmer för att sprida sitt budskap. En bloggare däremot skriver texter.

Att dela saker på nätet

Bland de mest populära webbplatserna finns sociala medier där besökarna själva deltar på olika sätt. Många är aktiva på en eller flera webbsajter som Snapchat, YouTube, Instagram, TikTok eller Flickr, och vissa postar inlägg där varje dag. En del har också en egen blogg och lägger ut text, bilder och filmer om sig själva.

Det som är lätt att glömma är att allting som en gång lagts ut på webben kan finnas kvar väldigt länge, även om man själv tar bort det. Vem som helst kan helt lagligt ha gjort en privat kopia av materialet. Dessvärre kan materialet också förvanskas och visas igen någon annanstans.

Eftersom man kan vara anonym på internet om man vill utnyttjar en del människor det på ett ibland olagligt sätt. I chattar och andra sociala medier låtsas de att de är någon annan. De kanske skriver att de är 12 år och flicka när de i verkligheten är 46 år och man.

Internet är lätt att tycka om men det är också något man ska vara varsam med. Det globala nätverket ger alla tillgång till samma informa-

Du är egentligen övervakad så fort du kopplar upp en dator mot internet. Söktjänster som Google samlar in information om vad du söker på och kan med hjälp av andra sociala tjänster som Facebook och Snapchat få en tydlig bild av vem du är: din ålder, ditt kön, dina intressen och vanor. Sådan information sparas i kakor.

tion. Den som vill göra något dåligt har tillgång till systemet på samma sätt som den som vill göra gott. Detta är något som varje datoranvändare måste tänka på för att inte råka illa ut.

Filterbubblor

Filterbubblor uppstår i våra flöden på webben eller i sociala medier när vi bara ser sånt som vi gillar. Det kan bli ensidigt. Du kanske tittar på videoklipp där människor spelar gitarr och då fylls tipslistorna med förslag på fler klipp med människor som spelar gitarr. Plötsligt är det som om det bara fanns gitarrmusik. Då har du hamnat i en filterbubbla och missar en massa andra saker.

Sammanfattning

@ Internet är ett internationellt nätverk som datorer kan utbyta information genom.

@ Det finns regler, protokoll, för hur datorer ska koppla upp sig mot varandra och hur man skickar e-post och webbsidor mellan datorerna.

@ I ett nätverk kallas en huvuddator för server.

@ Webben (World Wide Web) är ett världsomspännande nät som består av många miljarder webbsidor.

@ Datorvirus och trojaner är datorprogram som skrivs av hackare med avsikt att förstöra eller stjäla data.

@ Troll är personer som sprider falsk information på nätet för att få människor att tycka och göra på vissa sätt.

@ För att ingen obehörig ska komma åt känsliga uppgifter som skickas över internet krypteras informationen.

Kapitel 5

Datorer och programmering Internet och säkerhet på nätet

Instuderingsuppgifter

1. Sortera orden i två grupper: internet och inte internet.

webben, dynamit, server, Tim BernersLee, brevpress, Armand Duplantis, hackare, nätverk, huggorm, virus, polkagris

2. Vad menar man med begreppet internet?

3. Vad menas med webben? Vem uppfann webben och när skedde det?

4. Vad är molnet och hur fungerar det?

5. Vad är sakernas internet? Hur kan man ha nytta av det en vanlig dag?

6. Beskriv vad ett datorvirus är och ge exempel på vad det kan ställa till med.

7. Varför vill man gärna kryptera sina datafiler?

8. Vilka risker finns med att dela personlig information på sociala medier?

Aktiviteter

1. Nätetik och internettroll

a. Diskutera med dina klasskamrater hur man är schyst på nätet och vad man inte ska göra.

b. Vilka problem kan uppstå när man

chattar med varandra? Finns det risk att man misstolkar varandras budskap? Hur ska man göra för att undvika missförstånd och skapa konflikter? Diskutera.

c. Hur gör man om man stöter på trakasserier eller troll eller lurendrejare? Diskutera hur man ska tänka och göra om man får en vänförfrågan från en främling på sociala medier.

d. Har du varit med om något otäckt på sociala medier? Vad hände och hur hanterade du det? Om du vill kan du diskutera händelsen med dina klasskamrater eller din lärare.

2. Att vara säker på internet

a. Vad brukar du tänka på för att hålla dig säker?

b. Diskutera med en klasskamrat hur man kan vara säker på internet.

3. Undersök vad molnet är

Sök information i datortidningar på biblioteket och på internet.

a. Vad används molnet till?

b. Vilken teknisk utrustning används för att skapa molnet?

c. Vad är bra och dåligt med serverhallar?

Laboration

Caesarkrypto

Ett av de enklaste sätten att kryptera text är Caesarkryptot. De som ska läsa texten kommer överens om en kryptonyckel. I ett Caesarkrypto är kryptonyckeln en siffra som bestämmer hur det krypterade meddelandet ser ut och som också används för att läsa det.

Ett sätt att kryptera och dekryptera ett Caesarkrypto är att använda en kryptosnurra. Den har en liten och en stor skiva. På den stora skivan visas bokstäver i klartext (den okrypterade texten) med stora bokstäver. På den lilla skivan visas bokstäver i kryptotext (den krypterade texten) med små bokstäver.

Din kompis kan lätt förstå den kod som du har krypterat med din kryptosnurra. Kompisen ställer in sin egen snurra med samma kryptonyckel som du använde och läser av den. Det kallas avkryptering.

Syfte

Att förstå principen för kryptering genom att använda ett Caesarkrypto.

Det här behöver du

– Två kryptoskivor.

– Tjockt papper eller kartong.

– Limstift.

– Sax.

– Grov spik.

– Påsnit.

– Skrivpapper.

– Penna.

– Radergummi.

– Klasskompis.

Gör så här

Del 1: Bygg kryptosnurran

1. Din lärare ger dig ett pappersark med de två kryptoskivorna, eller så ritar du av dem på ett papper.

2. Klistra kryptoskivorna på en bit kartong.

3. Klipp ut de båda kryptoskivorna. Var noga när du klipper annars kan det bli svårt att se och avläsa.

4. Gör ett hål i mitten på de båda skivorna och fäst dem vid varandra med en påsnit.

Del 2: Använd kryptosnurran

1. Bestäm vilken kryptonyckel ni ska använda.

2. Den krypterade texten är på den mindre skivan. Den avkrypterade texten är på den större skivan.

3. Håll i den större skivan och snurra den mindre skivan medurs (den riktning som visarna på klockan går) så många steg som er kryptonyckel säger.

4. Läs den krypterade bokstaven på den inre skivan. Den avkrypterade bokstaven ser du mittemot på den större skivan.

5. Skriv ner den avkrypterade texten på ett papper.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z å ä ö

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Å Ä Ö a b c d o p q r s t u v w x y z å ä ö

A

AI, se artificiell intelligens

andra industriella revolutionen 143, 146

antivirusprogram 221

AR, se förstärkt verklighet arbetsminne 192

arkitekt 97

armering 59, 64

armeringsjärn 64

artificiell intelligens 148

automatisk styrning 29

avatar 212, 215 avlopp 120

avloppsreningsverk 121

avloppsvatten 121

B

balk 59, 65

batteri 50, 157, 161 bensinbil 50

Berners-Lee, Tim 219 bibliotek 136

binär kod 199–200

biobränsle 170

biogas 170

biologisk rening 122

blixtlås 92

block 19, 21, 25 blockkod 208

blockprogrammering 208

Bluetooth 93, 210 brandvarnare 31

bredbandsnät 218

Burj Khalifa 60 byggkran 66 böjning 63

C

centralenhet 189

cykel 37, 39–40, 42, 50

D

data 189–190

dator 147, 189–191, 193, 200

datorprogram 200–201, 203 datorteknik 14

datorvirus 217, 221 design 83

designprocess 85

diamant 74

digitala revolutionen 147

dimension 95

diod 157

dragkraft 62, 75

dricksvatten 120

dynamit 92

E

Edison, Thomas Alva 88 elasticitet 71

elbil 50

elcykel 50

elektronik 157–158

elektroniska komponenter 159

elspark 50

elsystem 117–118, 123

energi 167–168, 178

energihushållning 175

energikälla 167, 169

energiomvandling 168

ENIAC 190, 195

enkla maskiner 19–20, 24

F

fackverk 59, 65–66

ficklampa 109

filterbubbla 224

fjärde industriella revolutionen 143, 148

flygplan 111

flödande energikälla 167, 169 fossila bränslen 167–168

fossilgas 169

förbränningsmotor 146

förnybara bränslen 167, 170

förnybar energikälla 167, 169–170 första industriella revolutionen 143

förstärkt verklighet 148

G

geotermisk energi 169

global uppvärmning 167, 171

golvvärme 31

gränssnitt 189, 193

H

hackare 217, 221

halogenlampa 179

hjul 19, 21, 24

humanoid 150

hyperloop 133

hållbar energikälla 168

hållbar utveckling 47, 53, 175

hållfasthet 59–60

hårdhet 71, 74

hårdvara 189, 194

hävstång 19, 21, 25, 35, 37, 40

I

icke-fossila energikällor 168

icke-förnybar energikälla 167, 169 ikon 193

industriella revolutionerna 143–145

industrisamhälle 145

infrastruktur 146

innovation 83

instruktion 201, 203

integrerad krets 147, 195

internet 199, 209, 217–218

IT-revolutionen 147

K

kakor 224

kardborrband 77

kemisk rening 122

kil 19, 21, 25

klimatförändring 171

Knight, Margaret 11

kniv 61

kod (dator) 200

koldioxid 171

kollektivtrafik 176

kommando 203

kommunikation 129, 143

komponent 107, 157

konstruktion 9, 59–60, 87

konstruktionsteknik 14

kontroll 205

kopplingsschema 157, 161 kraft 59

kraftverk 117

krets 157, 159

kretskort 159

kryptering 217

kugghjul 35, 37, 41–42

kuggväxel 41

kunskapsöverföring 129, 136

kylskåp 93

kärnbränsle 169 kärnkraft 52

L

lagrad energikälla 167, 169 lagringsminne 192

lampa 161, 180

LAN 209

LED-lampa 130, 160, 179 lera 73

livsmedelsteknik 14

loop 203, 206

luftskepp 133

lutande planet 19, 21, 24 lysdiod 157, 160 lågenergilampa 179 länk 35, 37–38

M manual 49 manuell styrning 29

maskin 9, 129 material 47, 71–72

mekanikens gyllene regel 19, 22, 24 mekanisk rening 122 mekanism 35–36

micro:bit 208, 215 miljöpåverkan 47

Minecraft 93, 193 minne 192

mjukvara 189, 194 modell 83

molnet 137, 219 motorväg 131

N

naturligt material 72 nätverk 199

näverlur 134

O

olja 169 operativsystem 189, 192–194

P

parallellkoppling 161–162

passivhus 180

patent 83–84 persondator 191

plasticitet 71, 75 processor 189, 192 produkt 83

produktbeskrivning 49

program 194, 199, 201 protokoll 217–218

prototyp 83, 87 R

reglerteknik 13

reningsverk 117

ritning 95, 97–98, 102

ritningsspråk 98

robot 129, 148

router 199, 209

rymdstation 133

råolja 169

rörelse 36

S

sakernas internet 148, 218

salladsbestick 72

satellit 147

Scratch 212

sensor 27, 32

seriekoppling 162

server 217–218

serverhall 218

simulator 199

skala 95, 101 skiftnyckel 92

skiss 95–96

skruv 19, 21, 24

smartmobil 158

sociala medier 217, 223

solcell 170, 175, 179

spindeltråd 77

Spotify 93

stjärnnät 209

styrning 27

sårbar 123

T

taxihelikopter 133

tejp 78

teknik 9

teknikutveckling 12

teknikval 48

tekniskt system 107–108

tekniskt undersystem 107–108

telefon 134

test 87

tidsstyrning 29

toalettstol 110

transistor 195–196

transport 129, 131

transportsystem 117, 119

transportteknik 13

tredje industriella revolutionen 143, 147

trepunktsbälte 93

trojan 221

troll 220

tryckkraft 62, 75

trådlöst nätverk 209

tändsticksask 99

U

ugn 30

uppfinning 9, 83

uppfunnet material 72

uran 170

utvunnet material 72

V

variabel 203–204

varmvattenberedare 121

vattenenergi 170

vattenkraftverk 122

vattenrening 120

vattenverk 117, 120

vevstake 35, 37, 39

villkor 202–203, 205

vindkraft 52, 175

virtuell verklighet 148

VR, se virtuell verklighet

vy 95, 99

värmeisolering 175

växthusgas 171

W

webben 217, 219

webbläsare 193

Wi-Fi 199, 209–210

World Wide Web 217, 219

Å

ånglok 145

ångmaskin 36, 145

återanvändning 47, 53

återvinning 47, 50, 53

Bildförteckning

NE Teknik 4 – 6

NE Teknik 4–6 utgår från det centrala innehållet i kursplanen för teknik 4–6 (Lgr22) och behandlar alla arbetsområden: teknik, människa, samhälle och miljö, tekniska lösningar samt arbets -

metoder för utveckling av tekniska lösningar.

Boken tar upp material och hållfasthet, tekniska mekanismer och system samt elektricitet, datorer och programmering. Syftet är att skapa en grundläggande förståelse för hur tekniken påverkar vårt dagliga liv och samhällets utveckling. Genom ett aktuellt och relevant innehåll med goda förutsättningar för progression inspireras eleverna till vidare studier.

Tillsammans med resurserna i NE:s digitala läromedel, som filmer, extramaterial, övningar, stödfunktioner och lättlästa versioner, kan du anpassa undervisningen och lärandet efter olika elevers behov och förutsättningar. I NE:s digitala läromedel i teknik och programmering finns ytterligare interaktiva aktiviteter om blockprogrammering som kompletterar bokens innehåll.

ISBN 978-91-88423-87-0