Vitenskap hvordan kan vi vite?

Transkript

1 Kapittel 1 Vitenskap hvordan kan vi vite? Naturvitenskap er først og fremst en måte å jobbe på, en systematisk måte å undre seg over verden på. Det fins ikke én enkelt naturvitenskapelig metode. Metodene må tilpasses ulike typer prosjekter, men de følger samme grunnstruktur. Alle forskningsprosjekter starter med en idé, noe du vil finne ut av. En hypotese er en antakelse om hvordan noe er, som du ikke har testet ut. En vitenskapelig hypotese lar seg teste. Et godt forsøksdesign er et som gir et klart svar. I naturvitenskapelig forskning er det viktig å endre bare én variabel av gangen. I dobbelt blindforsøk vet verken forsøkspersonen eller den som utfører forsøket, hvilken gruppe forsøkspersonen tilhører. Effekten som skyldes forventningene til at behandlingen skal virke, kaller vi placeboeffekten. I forskning er det viktig å analysere resultater nøye, og ikke trekke for bastante konklusjoner basert på små enkeltstudier. Når forskere konkluderer og publiserer forskningen sin, er det viktig å få med hvilke betydninger resultatene kan ha, og å si noe om svakheter og mulige feilkilder ved resultatene. For at hjernen skal klare å håndtere all informasjonen den mottar, må den forenkle og ta snarveier. Det har både fordeler og ulemper. Internett er et fantastisk verktøy, men også en felle. Du kan bli lurt hvis du ikke er kritisk til innhold og avsender. Vitenskapen tar feil iblant, men er bygd opp slik at feil ofte oppdages og rettes. Vitenskapen er den hittil beste metoden vi mennesker har for å finne ut hvordan verden fungerer. Nova VITENSKAP HVORDAN KAN VI VITE?

2 Kapittel 2 Miljø mennesket og naturen Mennesket er en del av naturen. Vi trenger den, og vi påvirker den. Påvirkningen er blitt så sterk at vi har fått store miljøproblemer i vår tid, blant annet utryddes mange arter hver dag. Urfolk er befolkningsgrupper som bor i et område som er blitt erobret og kolonisert av andre folk. Tradisjonell folkemedisin bygger ofte på prøving og feiling og kan derfor være en kilde for utvikling av moderne medisiner. Samene er Norges største urbefolkningsgruppe. Samiske områder blir på samisk kalt Sápmi eller Sámiid. Driften er bærekraftig når jordbruket eller husdyrholdet blir drevet på en slik måte at ressursgrunnlaget ikke ødelegges for framtiden. Artsmangfoldet på jorda blir stadig mindre. For hver eneste art som utryddes, kan følgene bli dramatiske. En rødliste er en oversikt over utdødde arter, truete arter og arter som i nær framtid kan bli truet. I Norge står mange arter i fare for å dø ut. Flesteparten er insekter, men det gjelder også ulike planter, fugler, amfibier, pattedyr og andre dyregrupper. Arealendringer er i dag den viktigste årsaken til at arter blir utryddet. Det skjer når økosystemer blir ødelagt eller splittet opp. Korallrev er bygd opp av kalkskjeletter fra koralldyr, som lever i tett samliv med alger. Korallrevene er viktige oppvekstområder for fisk og andre sjødyr. De er svært sårbare for miljøendringer, og mange steder er korallrevene i ferd med å dø ut. Fremmede (introduserte) arter er i dag den nest viktigste årsaken til at arter blir utryddet. Drivhuseffekten sørger for at jordkloden holder på noe av varmestrålingen, slik at varmen ikke forsvinner ut i verdensrommet. Drivhuseffekten skyldes CO 2 og andre drivhusgasser. Temperaturøkning i atmosfæren på grunn av menneskeskapte utslipp av drivhusgasser kalles den økte drivhuseffekten. Fortsetter neste side Nova MILJØ MENNESKET OG NATUREN

3 Når drivhuseffekten forsterkes fordi jorda blir varmere, kaller vi det en positiv tilbakekopling. Når drivhuseffekten dempes fordi jorda blir varmere, kaller vi det en negativ tilbakekopling. Når det er uenighet om hvordan naturen skal utnyttes, kaller vi det ofte for en miljøkonflikt. Striden om Alta-Kautokeinovassdraget er en av de største miljøkonfliktene i Norges historie. Både Grunnloven og flere andre norske lover har paragrafer som skal sørge for at mangfoldet i naturen blir bevart. Nova MILJØ MENNESKET OG NATUREN

4 Kapittel 3 Organisk kjemi livets kjemi Organiske stoffer er alle stoffer som inneholder karbon, med unntak av karbondioksid, karbonsyre og rent karbon. Karbonatomene blir tatt opp fra lufta av grønne planter og fortsetter i et kretsløp i naturen. Karbonkretsløpet viser hvordan karbonatomer går i et kretsløp i naturen. Atomene kan følge korte eller lange runder i kretsløpet. Vi kan vise oppbyggingen av et molekyl på ulike måter: Elektronprikkmodellen viser hvor mange elektroner som deltar i bindingen mellom atomene. Strukturformelen har en strek i stedet for to elektroner. Kulepinnemodellen viser atomene som kuler, og ett elektronpar vises som en pinne. Karbonatomenes evne til å danne fire elektronparbindinger gjør at det fins ufattelig mange karbonforbindelser. Hydrokarboner er organiske forbindelser som inneholder grunnstoffene hydrogen og karbon. Alkaner er hydrokarboner der det er enkeltbindinger mellom alle C-atomene. Alkener inneholder minst én dobbeltbinding, og alkyner inneholder minst én trippelbinding. Felles for alle alkoholer er at de inneholder minst én OH-gruppe i molekylet. Alle alkoholer har navn som ender på ol. Felles for alle organiske syrer er at de inneholder minst én karboksylgruppe, -COOH. Når de organiske syrene gir fra seg et hydrogenion, er det hydrogenionet i karboksylgruppa som blir avgitt. Organiske syrer er svake syrer, fordi bare noen få av syremolekylene gir fra seg hydrogenioner. Mettete fettsyrer har bare enkeltbindinger mellom C-atomene. Umettete fettsyrer har én eller flere dobbeltbindinger mellom C-atomene. Karbohydrater består av karbon-, hydrogen- og oksygenatomer. Karbohydratene deles inn i monosakkarider, disakkarider og polysakkarider. Disakkarider er to monosakkarider som er bundet sammen. Polysakkarider er mange monosakkarider som er bundet sammen i lange kjeder. Fortsetter neste side Nova ORGANISK KJEMI LIVETS KJEMI

5 Petroleum er fellesbetegnelsen på råolje og naturgass, som er dannet ved at plankton er blitt liggende under havbunnen og omdannet under høy temperatur og høyt trykk. Petroleum inneholder mye kjemisk energi. Petroleumsvirksomhet til havs kalles offshorevirksomhet. Vi bruker destillasjon for å skille hydrokarbonene i råolja fra hverandre. Dette foregår i flere destillasjonstårn, som til sammen danner et oljeraffineri. Under destillasjon av råolje blir grupper av hydrokarboner skilt fra hverandre. Gruppene kalles fraksjoner. Nova ORGANISK KJEMI LIVETS KJEMI

6 Kapittel 4 Elektrisitet og spenning i hverdagen Atomer består av protoner, nøytroner og elektroner. Protonene er positivt ladd, og elektronene er negativt ladd. Når noe blir elektrisk ladd på grunn av et overskudd eller underskudd av elektroner, kaller vi det statisk elektrisitet. Det betyr elektrisitet som er i ro. Elektroner har negativ ladning. Derfor sier vi at ting som har overskudd av elektroner, er negativt ladd. Ting som har underskudd av elektroner, sier vi at er positivt ladd. De har et overskudd av protoner, som har positiv ladning. Når vi gnir en ballong mot en ullgenser, hopper noen av elektronene over slik at både ballong og genser får hver sin elektriske ladning. Ulike typer ladninger tiltrekker hverandre. Like ladninger frastøter hverandre. Lyn er store elektriske gnister mellom ulike skylag, eller mellom lave skyer og bakken. Når en gjenstand mister sin elektriske ladning raskt, kaller vi det en utladning. Når elektroner beveger seg, kaller vi det elektrisk strøm. Strøm går alltid i ring, i en elektrisk krets. Alle elektriske komponenter har minst to tilkoplingspunkter. Et koplingsskjema er et kart over en strømkrets med bestemte symboler for de forskjellige komponentene i kretsen. Elektroner flytter seg bare noen millimeter i sekundet, men likevel lyser lampa umiddelbart etter at vi har trykt på bryteren. Metaller er gode elektriske ledere fordi de har mange frie elektroner som kan bevege seg gjennom metallet. Plast, gummi, glass og porselen er eksempler på elektriske isolatorer fordi de leder strøm dårlig. Vi sier at strømmen går fra plusspol til minuspol, selv om vi nå vet at elektronene går fra minus til pluss. Strøm som går samme vei i kretsen hele tiden, kalles likestrøm. Batterier leverer likestrøm. Strøm som skifter retning i kretsen hele tiden, kalles vekselstrøm. I stikkontakten er det vekselstrøm. Fortsetter neste side Nova ELEKTRISITET OG SPENNING I HVERDAGEN

7 Vi måler elektrisk strøm i ampere (A). Det gjør vi med et amperemeter hvor som helst i kretsen. Elektriske apparater bruker ikke opp strøm. Strømmen er den samme før og etter en komponent. Elektrisk spenning «dytter» elektronene rundt i kretsen. I de fleste batterier skjer det kjemiske reaksjoner som skaper et overskudd av elektroner på minuspolen og et underskudd av elektroner på plusspolen. Derfor vandrer elektronene gjennom kretsen fra minus til pluss. Vi måler spenning i volt (V). Det gjør vi med et voltmeter over én eller flere komponenter i kretsen. Komponenter i en krets kan koples i serie eller i parallell. Materialer med lav motstand leder strøm godt og kalles ledere. Materialer med høy motstand leder strøm dårlig og kalles isolatorer. Motstand måles i ohm. Strømmen er størst der det er minst motstand. Elektrisk effekt måles i watt (W). Elektrisk energi måler vi gjerne i kwh. Når ledere i en elektrisk krets kommer i kontakt med hverandre, er motstanden veldig liten. Da blir strømmen veldig stor, og vi får en kortslutning. Sikringer hindrer at det går for stor strøm i ledninger. Jording er en ekstra leder som går fra apparatets deksel eller ytterside og til bakken. Den hindrer at strømmen går gjennom oss når vi tar på apparatet og yttersiden er strømførende. Du kan bruke elektrisk strøm til å lage en magnet, og en magnet til å lage strøm. Hvis vi beveger en magnet fram og tilbake i nærheten av en spole, lages det vekselstrøm i spolen. Vi kaller det induksjon. Nova ELEKTRISITET OG SPENNING I HVERDAGEN

8 Kapittel 5 Teknologi og design å skape et produkt Alle ting vi bruker for å løse en oppgave, er lagd ved hjelp av teknologi. Nanoteknologi er teknologi med størrelse på noen få nanometer (milliondels millimeter). Vår avhengighet av teknologi øker hver eneste dag. Pris, teknologi og design er viktig når folk skal velge et produkt. Design er å gi noe en form. Vi bruker ordet både om prosessen og om resultatet. Å lage skisser får deg til å tenke nøye gjennom hva du skal lage, gjør det lettere å samarbeide med andre og kan spare deg for mye tid senere i prosessen. Å velge riktige materialer er en viktig del av designprosessen. Plast er en sammenkopling av mange små molekyler. Poly betyr mange. Siden plast er en sammenkopling av mange små molekyler, begynner mange plastnavn på poly. Resirkulering er et fellesnavn for gjenbruk og gjenvinning. I Norge går 40 prosent av plasten til resirkulering. Resten kastes i restavfallet, blir brent eller blir liggende i naturen. Til sammen kaster hver av oss omtrent vår egen kroppsvekt i plast årlig. Forskjellen på elektriske og elektroniske kretser er bruken av passive og aktive komponenter. En aktiv komponent må ha en egen strømtilførsel. Ved å anvende vektstangprinsippet kan du løfte ting som veier mer enn deg selv. Hjulet regnes av mange som den største mekaniske oppfinnelsen. En mobiltelefon er en avansert radio som kan sende og motta signaler på mange ulike frekvenser. Landskapet er delt opp i sektorer. Der det bor mange mennesker, er sektorene mindre enn der det bor få. På den måten sørger mobiloperatørene for ikke å gå tom for frekvenser. Ved hjelp av tekniske kanaler kommuniserer mobiltelefonen med basestasjonene slik at du kan bevege deg mellom dem uten at samtalen blir brutt. Når en mobiltelefon kastes, kan den skade miljøet. Derfor må du alltid levere den til en elektrobutikk eller en miljøstasjon for spesialavfall. Ingen har klart å vise at mobilstråling har alvorlige konsekvenser for helsa. Men det er vanskelig å forske på langtidsvirkningen av slik stråling. Nova TEKNOLOGI OG DESIGN Å SKAPE ET PRODUKT

9 Kapittel 6 Arvestoffet livets oppskrift Sædcellene og eggcellene inneholder arvestoff, som forteller hvordan den befruktede eggcellen skal dele seg, og hvilke stoffer den skal lage. DNA-molekylene ligger i cellekjernen hos alle organismer unntatt bakterier. DNA-molekylene inneholder oppskriften på hvordan cellene skal utvikle seg og bygge opp et individ. De ligger kveilet opp i kromosomer når cellene deler seg. Hver kroppscelle hos mennesket har 46 kromosomer. Hver kjønnscelle har 23 kromosomer. DNA-molekylet består av to tråder av sukker og fosfat, med basepar som holder trådene sammen. Basene kalles A, T, C og G. A sitter alltid sammen med T, og C sitter alltid sammen med G. Proteiner består av en lang kjede aminosyrer. Enzymene er proteiner som regulerer alle kjemiske reaksjoner i cellen. Inne i cellekjernen blir DNA kopiert, og kopien (m-rna) blir sendt ut til ribosomene utenfor kjernen. Her blir proteinene produsert. Et gen er et stykke av et DNA-molekyl. Genet er oppskriften på ett enkelt protein. I vanlig celledeling blir hvert kromosom splittet på langs. De to kromatidene blir trukket til hver sin side i cellen før den deler seg i to. Disse har like mange kromosomer som den opprinnelige. I reduksjonsdeling (meiose) blir det dannet kjønnsceller med halvparten så mange kromosomer som i de vanlige cellene. Genet B for brune øyne er dominant. Det dominerer over genet b for blå øyne. Genet b er recessivt (vikende). Det er kjønnskromosomene X og Y som avgjør om barnet blir gutt eller jente. Jenter har XX i alle kroppscellene sine, mens gutter har XY. Kjønnsbundne gener ligger på X-kromosomet. Kjønnsbundet arv skyldes gener på kjønnskromosomet. Eksempler på kjønnsbundet arv er rød-grønn fargeblindhet, blødersykdom hos mennesker og pelsfarge hos katter. En mutasjon er en plutselig endring i DNA-molekylet. Da blir rekkefølgen av basene i et gen forandret, og det endrer cellens proteinproduksjon. Mutasjon i en kroppscelle påvirker bare den ene cellen og går ikke i arv. Som regel dør cellen, men den kan også gi opphav til en svulst. En svulst kan være godartet eller ondartet. Ondartet svulst gir opphav til kreft. Mutasjon i en kjønnscelle kan gå i arv hvis kjønnscellen deltar i en befruktning. Nova ARVESTOFFET LIVETS OPPSKRIFT