Målinger.
Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 av 27 Målinger. (Metrologi = måleteknikk) Sekstant - til måling av breddegraden (vinkelen mellom solhøyden og horisonten). UiS 2014 Målinger – inge. christ@uis. no Side 2 av 27 Innhold: 1. Generelt om måling ……………………………………………… s. 3-5 2. Måling av lengde …………………………………………………… s. 5-6 3. Måling av tid …………………………………………………………… s. 6-9 4. Veiing ………………………………………………………………………… s. 9 5. SI systemet ……………………………………………………………. s. 9-10 6. Å måle med elektrisitet ………………………………………. s. 11 7. Målinger – praktiske eksempler ………………………… s. 11-16 7.1 Lengder – høyder …………………………………………. s. 11 7.2 Tidsmålinger …………………………………………………. s. 12 7.3 Vekt målinger ……………………………………………….. s. 12 7.4 Biofysikk (kroppsmålinger) ……………………….. s. 12-16 8. ”Alt kan måles” – oversikt over andre forsøk ... s. 17-18 9. Måleusikkerhet …………………………………………………….. s. 19 10. Referanser ……………………………………………………… s. 20 10.1 Nettsteder …………………………………………………… s. 20-21 10.2 Litteratur ……………………………………………………… s. 21-22 11. Vedlegg, div.forsøk……………………………………………… s. 23-27 Målinger – inge. christ@uis. no Side 3 av 27 1. Generelt om målinger. Målinger er et tverrfaglig fagområde. Innsikt i dette emnet er på mange måter nødvendig bakgrunnskunnskap for fullt ut å kunne forstå en del fenomener vi omgås til daglig, som – Hva er tid? Lengde? Vekt? osv. Hvordan er de ulike enhetene? Hvorfor er de akkurat slik? I tillegg egner dette emnet seg for svært mange spennende forsøk. Det gir tverrfaglige muligheter. Kunnskapsløftet Naturfag - målinger som en del av: • Fenomener og stoffer (fysikk) • Teknologi og Design • Forskerspiren Tverrfaglige muligheter: Matematikk: Målinger er et eget hovedområde, på alle trinn i grunnskolen. Samfunnsfag: Historie – kompetansemål 10.kl.: Forklare teknologiske og samfunnsmessige endringer som følge av den industrielle revolusjonen. Kunst og håndverk: Design og arkitektur. Språk: Norsk og Engelsk: Behandle referanser, uttrykke skriftlig og muntlig. På samme måte som dyrene, opplever vi mennesker verden gjennom sansene. Som dyrene har vi også et utvalg av raske, nøyaktige og elegante reaksjoner på ting vi registrerer. Likevel er menneskene sannsynligvis de eneste dyrene som kan telle, et faktum som gjør mange av våre handlinger og oppfatninger spesielle. Måling er den prosess der det telles opp hvor sterkt et signal som sanses er. Dersom det kan konstrueres et språk som kan uttrykke denne informasjonen, kan det sendes ut til verden utenfor kroppene våre. Å utvikle enheter som man kan enes om på verdenbasis har vært et stridens eple i mange århundre. Meteren for eksempel er et revolusjonsprodukt. Hadde det ikke vært for den franske revolusjonen ville utbredelsen av meteren som måleenhet antakeligvis tatt mye lenger tid enn den faktisk gjorde. Hva vil det si å telle? Det er i grunnen ikke så lett å definere ”telle”. Noen dyr kan telle til 4-6, ja helt opp til 10. Sjimpanser kan også ha begreper om brøkforhold som 1/1, ¼, ½ og ¾. Det er likevel vanskelig å si om dyr har et oppdelt tallbegrep eller om det mer dreier seg om omtrentlige mengdemål. Målinger – inge. christ@uis. no Side 4 av 27 Grunne for telling og måling er utsagnene: ….”er det større enn?”( øyemål). ….”er det tyngre enn…?” (veiing i hånden). .…”er det flere enn…?” (telling på fingre og tær). Både mennesker og dyr ser ut til å ha en sterk trang til å ordne tilværelsen etter rang. ”Vi er flere enn dem!” ”Jeg er større enn ham!” ”Jeg fikk fem fisker, du bare tre, æ-bæ!” Telling og måling er en hjelp når vi vil beskrive og ordne omgivelsene. En hjelp med språklig kommunikasjon. Neste spørsmål blir nå: Hvor mange dyr så du? Hvor lang er båten din? Hvor tung bør har du? Hvor lenge er det til høstjakten? Osv. Behovet melder seg for et telle- og målesystem. Telling lærte vi på skolen ved å pare fenomener med fingrene. Senere ble vi mer avanserte og brukte fyrstikker og ”tier-bunter”. Måling ble å sammenlikne med naturgitte størrelser: tommelfingerens bredde – ”tomme”, fotens lengde – ”fot”, underarmens lengde – ”alen” og favnens lengde – ”favn”. Vekt ble sammenliknet med frø og frukter. Vektenheten for edelstener – carat – er opprinnelig vekten til Johannesbrødtreets frø (ca. 0,2 gr.) Tid rommet hendelser mellom soloppgang og solnedgang, - fra månefase til månefase, - fra vårjevndøgn til vårjevndøgn. Måling forutsetter en oppdeling av objekter. Ved måling sammenlikner vi først med største enhet. Enheten ”går opp” et helt antall ganger foruten at vi får en ”rest”. Resten sammenliknes så med nest største enhet som gir en ny rest osv. ”Båten var tjue alner, en fot og fire tommer lang”. ”Han kom tilbake etter første fullmåne etter tredje midtvintersblot”. Måleenheter er viktig ved handel og administrasjon i og med at ressurser kan kvantifiseres uten å ha blitt beskuet direkte. Det finnes to typer kvantifisering; 1. Ved opptelling av allerede eksisterende naturlige enheter. For eksempel folketellinger, telling av antall storfe i jordbrukstelling 2. Ved opptelling av kunstige enheter slik som ved måling av lengder, vekt og lignende. (men egentlig er alle størrelser sammensatt av kvanter som kan telles). Målinger – inge. christ@uis. no Side 5 av 27 Ved kunstig oppdeling er det nødvendig med et referansesystem. Vi bruker enhetene meter, sekund og kilogram som basale måleenheter. Arbeidet med disse standardmålene startet i Europa på 1700 tallet som et resultat av ”opplysningstida”, og overlevde den franske revolusjon på en måte. 2. Måling av lengde. Den opprinelige definisjonen på 1 ”metre” (fransk, =mål) var 1/10 000 000 av avstanden fra polpunktet til ekvator- Grunnen til at en valgte å måle langs en meridian var frihetsidealet – ”under hvert menneske er det en meridian!”. De første forsøk på å bestemme meterens lengde foregikk fra ca. 1790 langs Paris meridianen som går gjennom Dunkirk ved den engelske kanalen og Barcelona i Spania. Man brukte dels spesialbygde målestenger og meget nøyaktige målekikkerter. Man bygde på meget nitid oppmålte trekanter og astronomiske observasjoner, og triangulerte på den måten avstanden fra Dunkirk til Barcelona. http://no.wikipedia.org/wiki/Triangulering Da meteren på denne måten var fastlagt ble det i 1799 laget en prototyp i en legering av 90% platina og 10% iridium. På denne platinastaven ble det risset inn to fine linjer som viste korrekt mål. Avstanden kan v.h.a. mikroskop leses av med en nøyaktighet av en ti-milliontedel! Dessverre er ikke meterprototypen helt nøyaktig etter definisjonen. Den er ca. ¼ mm feil! Dette skyldes ikke måleinstrumentene, men antakelig at loddlinja som ble brukt ved Barcelona var påvirket av skjev tyngdekraft i nærheten av fjellmassiv. Fra 1799 ble platinastaven definert som selve standarden. I løpet av 1870 årene ble det arbeidet med å lage et sett kopier av standardmeteren for distribusjon til andre land. Det førte i 1889 til en ny internasjonal konferanse hvor det ble oppnådd enighet om en ny forbedret meterstandard. Etter hvert som fysikken utviklet seg, ble det klart at bølgelengdene på lys utsendt av atomer er langt mer konstante enn noen metallstav. Dessuten kunne en standard basert på spektroskopiske målinger etableres billig, raskt og nøyaktig i et hvilket som helst laboratorium. I 1960 ble derfor meteren definert til å være 1 553 164,13 ganger bølgelengden for en rød linje i spektrum fra kadmium, utsendt fra en lampe bygd etter bestemte spesifikasjoner. Selv denne fremragende standarden er nå foreldet! Relativitetsteorien har vist at lysets hastighet i vakuum er en absolutt konstant størrelse. Siden Målinger – inge. christ@uis. no Side 6 av 27 tidsstandarden er definert med bedre nøyaktighet enn den røde kadmiumlinjen, kan meteren defineres mer nøyaktig ved den avstanden lyset tilbakelegger i et bestemt tidsintervall – som er 1/299 792 458 av ett sekund! Slik brukes nå tidsmålinger til å definere målinger av lengder. Lengdemål: http://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Spesial%3AS%C3%B8k&search=lengd em%C3%A5l Lengde enheter http://no.wikipedia.org/wiki/Kategori:Lengdeenheter 3. Måling av tid Døgnet og måneden utgjør naturlige tidsenheter. Det er lett å telle dem i større enheter – uker, år – og lage kalender som er forholdsvis nøyaktige. Det er derimot ikke så lett å dele disse enhetene i mindre deler, fordi det krever en metode til å bestemme hvorvidt de enkelte, mindre tidsenhetene er like eller ikke. De første solurene ble tatt i bruk ca. 3.500 f. Kr. i Midtøsten. Det første pendeluret ble konstruert rundt midten av 1600-tallet av den nederlandske fysikeren, matematikeren og astronomen Christiaan Huygens (1629 – 1695). http://no.wikipedia.org/wiki/Huygens Da man begynte å lage ur, måtte man basere seg på subjektive vurderinger hvor regelmessige de var. Selv etter oppfinnelsen av pendelen var det ikke innlysende at varigheten av en svingning var eksakt den samme for forskjellige pendler med samme lengde. I 1581 oppdaget den italienske matematikeren og naturforskeren Galileo Galilei (1564-1642) http://no.wikipedia.org/wiki/Galilei at en pendels naturlige svingninger gjentar seg med en regelmessig periode, som ikke avhang av utslagsvinkelen, men bare av lengden på snoren som loddet var festet i. En 99 cm lang pendel har en svingeperiode på 1 sekund. Neste skritt var å overføre tidsenheten til et urverk. I flere århundrer ble stjernedøgn brukt som grunnleggende tidsenhet. Et stjernedøgn er tiden Jorden trenger på å rotere en gang om sin egen akse. Videre inndeling i sekunder ble målt ved omhyggelig kontrollerte pendler. Stjernedøgnet er mer konstant enn soldøgnet. Sistnevnte varierer i lengde fordi Jorden har en elliptisk og ikke en sirkulær bane rundt solen. Det er imidlertid soldøgnet som inngår i kalendrene våre, og som deles inn i 86 400 sekunder. Målinger – inge. christ@uis. no Side 7 av 27 Stjernedøgnet er ikke konstant. Det påvirkes og forstyrres av tidevannseffekter på Jordens rotasjon som skyldes Månens bevegelser og variasjonene i Jordens avstand til solen. Den gamle definisjonen av sekundet var 1/31 556 925,9747 – del av det tropiske året (solåret) efemeride tid 1899 (målt med en halvdel på hver side av 31.desember 1899). Dette ble målt på stjernehimmelen med astronomisk kikkert. Nå går ikke jorda så forferdelig jevnt fra år til år av forskjellige astronomiske årsaker. En har derfor knyttet sekundet opp mot en standard fra 1967. Denne nye definisjonen har med kvantemekanikk å gjøre, og måles som en resonansfrekvens til cesium-133 atomet målt med en såkalt MASER (forløperen til laser). Denne resonans frekvensen er uhyre stabil. Ett skund er nå definert som tiden det tar for denne strålingen å svinge 9 192 631 770 ganger! Frekvensen kan holdes stabil med en nøyaktighet på en til 30 milliarder, noe som tilsvarer ett sekund i løpet av 1000 år. Siden 1884 har Greenwich Mean Time (GMT) vært den viktigste internasjonale standarden. Tid: http://no.wikipedia.org/wiki/Tid Tidsenheter http://no.wikipedia.org/wiki/Kategori:Tidsenheter Kalendere Alle kalendere som har vært brukt var basert på enten bevegelsene til Jorda versus Sola eller månen rundt Jorda, eller på begge bevegelsene. Disse kalendrene måtte derfor kjempe mot tre upraktiske fakta: Månemåneden er litt under 29,5 dager, solåret litt under 365,25 dager, solåret er 12,4 månemåneder langt. Bevegelsene til Jorda og Månen gir ikke helhetstallforhold mellom de tidsperiodene vi oppfatter som dagen, måneden og året. Skuddåret var nødvendig for å holde kalenderen i takt med solåret. I den julianske kalenderen, som stammer fra Julius Cæsar år 46 f.Kr., var det fjerde året alltid et skuddår. Men siden solåret faktisk er 365,2422 dager, akkumulerte den julianske kalenderen gradvis for mange dager og ble liggende etter solåret. I 1582 introduserte pave Gregor 13. en kalenderreform. Han hoppet over 10 dager, slik at dagen etter 4.oktober ble 15.oktober i det katolske Europa. For å unngå å sakke akterut i forhold til solåret i fremtiden, måtte noen skuddår Målinger – inge. christ@uis. no Side 8 av 27 regelmessig hoppes over. Pave Gregor 13. bestemte at av år 1600. 1700 osv. skulle bare de som er eksakt delelig med 400, telles som skuddår, - dette fjernet 3 skuddår hvert 400. år. Den gregorianske kalenderen ble introdusert til forskjellige tider i ulike land. Norge og Danmark innførte kalenderen i år 1700. Da ble 18.februar etterfulgt av 1.mars. I England og Wales (og koloniene i Amerika), ble den gregirianske kalenderen tatt i bruk i 1752. Da måtte 11 dager hoppes over, 2.september ble etterfulgt av 14.september. Ved datoer før 1752 må man ta hensyn til forandringen. Newtons fødselsår for eksempel blir vanligvis oppgitt til 1642, noen ganger til 1643, fordi han var født 25.desember 1642 (gammel stil), som er samme dag som 4.januar 1643 (ny stil). En fransk revolusjonær kalender ble innført 1793, og begynte med år 2. Den varte bare i 14 år, avskaffet av Napoleon i 1806. Målinger av fortiden. Atomer kan brukes til å måle svært lange tidsintervaller. Teknikken med radiokarbondatering brukes av arkeologer og geologer til å aldersbestemme steiner eller gamle gjenstander ved å studere nedbrytingen av radioaktive atomer i dem. Denne teknikken krever at man har en nøyaktig ”klokke” inni selve materiale. Denne klokken kan da brukes til å bestemme hvor mye tid som er gått siden gjenstandene ble laget. Flere grunnstoffer har slike klokker, men det mest kjente er isotopen karbon-14 (C14-atomer). http://no.wikipedia.org/wiki/C-14_datering C14-atomer finnes overalt der vanlig karbon (karbon-12) er, riktignok i svært små mengder. Ved å sammenligne mengdene av dem i gamle gjenstander, som et beinfragment, med en nyere prøve, kan man beregne aldersforskjellen mellom dem. Den eldste gjenstanden vil ha mindre C14-atomer i seg enn den yngste. Karbon-14 brytes ned til nitrogen-14 med en halveringstid på 5730 år, dvs. etter den tida er det bare halvparten igjen av opprinnelig antall C-14 atomer, og så videre. For å anskueliggjøre antall C14-atomer i forhold til C12-atomer kan vi bruke Cheops- pyramiden som mål: Den er 230 x 230 m i bunn med en høyde på 147 m. La nå hvert atom være som en appelsin, 10 cm i diameter. C12-atomene blir appelsiner, C14-atomene kan være sitroner. Da kan vi fylle opp nesten fire slike pyramider med appelsiner, og ett sted i denne mengden finnes en sitron! Ja, det er faktisk bildet! Likevel skal det i hele atmosfæren til enhver tid finnes omtrent 70 tonn C14-atomer. Andre radioaktive kjerner som er nyttige til datering av lange tidsintervaller, er rubidium-87, og kalium-40. Rubidium-87 går over til strontium-87, og kalium-40 Målinger – inge. christ@uis. no Side 9 av 27 går over til argon-40, i begge tilfeller med halveringstider på mange milliarder år. Målinger basert på disse kjernene har vist at noen bergarter på jorda er over 2,5 milliarder år. Den samme teknikken ble brukt på måneprøvene i Apollo programmet, og har vist at de er 4,6 milliarder år gamle. Dette er samme alder som man mener hele Solsystemet vårt har. 4. Veiing Vi må skille mellom tyngde og masse. Med tyngde menes den kraften vi blir trukket mot jorda med, den endrer seg med hvor vi befinner oss. Med masse menes hvor mye stoff en gjenstand består av, den er konstant, altså en universell størrelse. Ordet ”vekt” brukes noen ganger i betydningen masse, og noen ganger i betydningen tyngde. Definisjonen av kilogram er en del av det metriske system, og henger sammen med definisjonen av meteren. En desimeter (1 dm) er 1/10 meter, og massen til 1 dm3 vann ble valgt som masseenhet. Derfor er tettheten til vann 1,0 kg/m3. Senere fikk man den internasjonale kilogramsprototypen som fortsatt brukes som definisjon. Den ble opprinnelig definert av vitenskapsakademiet i Paris i 1791, og er en platina-iridium-legering (ca. 4 cm høy og bred), med en masse antatt lik en liter rent vann. Den oppbevares ved Det internasjonale byrået for vekt og mål i Sevres i Paris, inni flere glassklokker. Norge har en kopi for bruk her. Vektenheter http://no.wikipedia.org/wiki/Kategori:Vektenheter Nye målemetoder: http://www.nrk.no/vitenskap-og-teknologi/1.8115502 http://www.forskning.no/artikler/2012/mai/321022 http://www.forskning.no/artikler/2013/januar/344439 5.Det internasjonale enhetssystemet, SI (Système International d ùnitès) I 1960 ble det opprettet et komplett system av enheter basert på meter, kilogram og sekund som standard. http://no.wikipedia.org/wiki/SI-systemet SI systemet definerer også enheter for andre målinger enn rent mekaniske: Kelvin (K) for temperatur Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 0 av 27 Ampere (A) for elektrisk strøm Candela (cd) for lysstyrke Prefikser for SI enhetene: Prefiks TeraGigaMegaKiloHektoDekaDesi CentiMilliMikroNanoPikoFemtoAtto- Tallverdi 1012 109 106 103 102 101 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 Symbol T G M k h da d c m my n p f a Vi kjenner igjen flere av forstavelsene i lengdeenhetene vi bruker i dagliglivet. I dag bruker vi begrepet nano-teknologi http://no.wikipedia.org/wiki/Nanoteknologi som betegnelse den teknologi som går ut på å lage og sette sammen byggeklosser på atom og molekyl størrelser på nye måter. Atomer og molekyler måler bare noen milliarddels meter. I 1991 oppdaget en japansk forsker karbon-nanorør som består av karbonatomer og måler 1 nanometer tvers over. Det er opptil 100 ganger sterkere enn stål, men veier bare en sjettedel! For å angi avstander i verdensrommet bruker vi begrepet lysår, som er den avstanden lyset tilbakelegger på ett år. Når vi vet at lyset går 300 000 km/sek. i vakuum, blir ett lysår en enorm lengde, som er: 300 000 x 365 x 24 x 60 x 60 km = 9.460.800.000.000 km som avrundet blir: 9,5 x 1012 km Astronomiske måleenheter: http://no.wikipedia.org/wiki/Kategori:Astronomiske_m%C3%A5leenheter Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 1 av 27 6. Måling med elektrisitet Den elektriske egenskapen ved materien kalles ladning. Til forskjell fra gravitasjonskreftene som virker tiltrekkende, kan elektriske krefter både tiltrekke og frastøte. Dette kan forklares ved at der er to typer elektriske ladninger, positive og negative. Negative knyttet til elektronene, positive knyttet til protonene. Forestillingen om elektrisk strøm som en strøm av ladninger, og om spenning som påtrykk for å drive strømmen, er helt sentralt for å forstå teknikkene om måling av elektrisitet og elektriske fenomener. Det kan være nyttig å ha en forståelse av forbindelsen mellom strøm og spenning i en metalltråd. Tråden yter en motstand mot strømmen av elektroner som er avhengig av trådens størrelse og type. Denne motstanden defineres som ”trykk pr strømenhet”, eller spenning dividert på strømstyrke. Fordi nøye tilmålte ledninger med kjent elektrisk motstand gjør det mulig å ”oversette” strømstyrke til spenning, og omvendt, kan denne sammenhengen utnyttes i måleinstrumenter. Elektriske strømmer generelt genererer magnetiske effekter, og omvendt vil magneter påvirke ledninger som leder elektrisk strøm. Det er disse elektromagnetiske effektene som utgjør grunnlaget for alle elektriske maskiner. Strømstyrke: Enheten ampere er oppkalt etter Andrè-Marie Ampere, og måler antall ladninger pr. tidsenhet. (I=Q/t) http://no.wikipedia.org/wiki/Ampere Spenning: Enheten volt er oppkalt etter Alessandro Volta, og måler det elektriske arbeidet ladningene kan utføre (U=W/Q) http://no.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta Motstand: Forholdet mellom strømmen og spenningen, enhet Ohm. (R=U/I) http://no.wikipedia.org/wiki/Georg_Simon_Ohm 7.Målinger 7.1 Lengde- og høydemålinger: 1. Måle en gitt lengde med ”målehjul.” (Se vedlegg). Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 2 av 27 2. Måle en gitt høyde med ”høydemålekvisten”. (Se vedlegg). 3. Hvordan lage en rett vinkel? (Se vedlegg) 4. Hvordan måle høyde forskjeller i terrenget? (Se vedlegg). 7.2 Vekt: Veie med enarmet vektstang. 1 liter vann = 1 kg. 7.3 Tid: Lage en pendel med svingetid 1 sekund. Utstyr: 2 syltetøyglass, hyssing, singel/småstein, krok i taket eller lignende (til å feste pendelen i). Fest to hyssinger i taket slik at du får 2 meter lange pendler. Det ene glasset er tomt, det andre fylles med småstein. Pendlene skal være like lange. Sett dem i gang på likt, og fortell at nå kommer de til å svinge like fort. Prøv med varierende mengde stein i det ene glasset. Forsøkene viser at massen ikke har betydning for svingetida. Pendellengden: Forsøk med kortere pendellengde. Kortere pendellengde = kortere svingetid. Det er altså pendellengden som bestemmer svingetida. To-sekundpendelen: Heng opp en pendel slik at det er 1 m fra opphengspunktet til midt i glasset. Denne pendelen bruker 1 s fra det ene ytterpunktet til det andre. Dette heter en sekundpendel. Men svingetida er 2 s, for det er tida fra ytterstilling og helt tilbake igjen. Se side 23. 7.4 Kropp og helse relaterte målinger.(Biofysikk) Biometri, - måling av biologiske mønster. http://no.wikipedia.org/wiki/Biometri 7.4.1. Syn: - Synsfelt: a) Måle synsfeltet når øynene er fiksert rett frem. b) Måle synsfelt når øynene kan beveges fritt. Målinger – inge. christ@uis. no - Side 1 3 av 27 Farge syn: Teste eget farge syn vha. transparenter Ettersyn: (Komplementær farger) Se vedlegg, side 24-25. 7.4.2. Smak: Teste egen evne til å smake PTC (Phenyl thio carbamid), + genetisk hjul (arvelige faktorer). Se side 13-16. 7.4.3. Koordinering: Måle tid i sek., - øye-hånd koordinering Se side 26. 7.4.4. Reaksjonstid:a) Måle reaksjonstid i 1/100 sek. Ved lyd og lysstimuli. b) Måle reaksjonstid i 1/100 sek. Vha målestaver. Se side 27. 7.4.5. Måle blodtrykk + puls a). - i hvile b). - etter step test. 7.4.6. Måle temperaturen: a). Normal hud temp. b). Under/etter fordamping – fukt/vask hendene, med vann eller aceton. 7.4.7. Mikromål: a) Skyvelær: Mål tykkelsen på hud laget på - hånden, + ev. undersiden av overarmen. b) Mikrometerskrue: Mål tykkelsen av et hårstrå. 7.4.8. Lungevolum: Måle lungevolum a) - i hvile b) - etter hyperventilering 7.4.2. Smak Det genetiske hjul: Undersøke arvelighetsforhold hos mennesket. Undersøke følgende 6 egenskaper. 1. Kjønn 2. Smaking av PTC 3. Øyefarge 4. Tungerulling Målinger – 5. 6. inge. christ@uis. no Side 1 4 av 27 Øreflipper Hårform. Start avkryssing i sentrum, - kjønn, kryss av videre i den sirkelsektoren som ligger utenfor. 2. Smaking av PTC skyldes et dominat gen, S. Smakere kan være enten SS eller Ss. Ikke smakere er ss. 3. Øyefarge: Vi skal her bestemme hvorvidt regnbuehinnens ytre lag er pigmentert eller ikke. Blå øye farge skyldes et recessivt (vikende) gen, og skyldes at det bare er pigmenter i regnbuehinnens indre lag = b. Ikke blå øyne skyldes et dominant gen (B) som bevirker at det er pigmenter i regnbuehinnens ytre lag. 4. Tungerulling: Det dominante gen (R) gjør at enkelte kan rulle tungen til et tydelig U-formet rør. Ikke tungerulling markeres r. 5. Øreflipper: Hos noen går øreflippen i et med huden. Denne egenskapen er recessiv – f. Frie øreflipper markeres F. 6. Hårform: G = glatt hår. g = krøllet eller bølget hår (med fall i ). PTC = Phenylthiocarbamid http://en.wikipedia.org/wiki/Phenylthiocarbamide Oppskrift: 1). 0,13 gr. PTC løses i 1000 ml varmt vann. 2). 0,5 gr. Løses i 1000 ml aceton. For begge: Løsningen trekkes opp i filterer papir, som etter tørking klippes i passende biter. Målinger – inge. christ@uis. no Genetisk hjul: Kryss av egenskapene, start fra sentrum: Side 1 5 av 27 Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 6 av 27 Alternativt genetisk hjul: http://fag.utdanning.no/naturfag/laerestoff_naturfag/forsok/bioteknologi/det _genetiske_hjulet Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 7 av 27 8. ”Alt kan måles” Her er noen ideer til ulike målinger. De er forsøkt gruppert i ulike kategorier. Noen målinger vil bli demonstrert, andre skal utprøves. Lengdemålinger: Metermål/målebånd (m, dm, cm, mm) Skyvelær (cm, mm). Mikrometerskrue (1/1000 mm). Mikroskop (mm, mikrometer) Målestav Pedometer (skritt teller) Målehjul Volum: Litermål Vekt Væsker: Densimeter (tetthet i væsker) Aerometer (måler saltinnholdet i sjøvann) Vær/meteorologi: Temperatur Fuktighet (hygrometer) Lufttrykk (barometer) Vindmåler (måler vindhastighet i m/s eller knop) Nedbørsmåler (mm) Høydemåler (lufttrykk) Tid: Klokke/stoppeklokke Timeglass Pendel (sekund måling) Måling av reaksjonstid (reaksjonsstav, måler i 1/100 sek). Målinger – inge. christ@uis. no Kropp & helse: Måle kroppstemperaturen, - hudtemp. Blodtrykk (blodtrykksmåler) Puls (stetoskop) Reaksjonstid: Øye – hånd koordinering Reaksjonstid: Lys + lydstimuli. Måle synsfelt og syns skarphet. (syns skjerm og Snellens skala) Farge syn Pedometer: skritt teller + kalorimeter (måler forbrenningen) Fysikk: Elektroskop (måler el. ladninger) Måle strøm, spenning, motstand – multimeter. Spektrometer (lys spekter) Lysmåler (candela/lux) Lydmåler (måler lydstyrken - dB) Tonegenerator (måler tonehøyden – Hz) Oscilloskop (lydbølger) Magnetfeltmåler (mikrotesla – mT) Kjemi: Temperatur (Celsius, Fahrenheit, Kelvin) Vekt (kg, hg, g, milligram) Ph (surhetsgrad – måler H+ ioner i en løsning) Ledningsevne (måler ioner i en løsning) Kromatografering Spektroskopi Side 1 8 av 27 Målinger – inge. christ@uis. no Side 1 9 av 27 9.0 Måleusikkerhet Måleusikkerhet kan dels skyldes selve måleobjektet (uklar avgrensing), dels målemetoden (målebånd, oppskritting). Dersom vi bruker et nøyaktig måleredskap vil usikkerheten for det meste skyldes objektet. Målefeil. Ved måling kan vi komme til å begå målefeil slik at vi får et forfalsket måleresultat. Ofte oppstår målefeil ved at en ikke følger måle forskriftene . Eksempel på målefeil: - Strekking eller krymping av målebånd som følge av mekanisk påvirkning. - Endring av måleinstrumentet som følge av uspesifisert temperatur eller fuktighetspåvirkning. - Instrumentet er ikke kalibrert, dvs. nullstilt etc. Dette er viktig for teodolitter (målekikkert), nivellerkikkerter, vekter o.a. - Ukjent magnetisk misvisning og deviasjon (magnetisk avvik som følge av lokal påvirkning fra motor etc). - En følger ikke korreksjonstabeller som er utarbeidet for instrumentet. - Feil ved referanseprøven (feil bufferløsning ved pH-meter måling). Målinger – inge. christ@uis. no 10.0 Referanser 10.1 Nettsteder Side 20 av 27 Pekere i lærerveiledningen, Tellus 8: http://www.aschehoug.no/tellus/tellus8/index.html Kronologisk oversikt over definisjonen av meteren: http://www.mel.nist.gov/div821/museum/timeline.htm Oversikt over det metriske system: http://www.essex1.com/people/speer/metric.html SI – systemet: http://home.hib.no/ansatte/goh/medikamentregning/sisystem_k.htm Undervisningsopplegg om Erathostenes, beregning av jordas omkrets: http://www.physics2005.org/events/eratosthenes/TeachersGuide.pdf Tangenten, nr. 4 – 2002:http://www.caspar.no/Tangenten/index.html http://www.matematikksenteret.no/content.ap?thisId=363 http://fag.utdanning.no/node/39/ Justervesenet: http://www.justervesenet.no/Modules/article.aspx?ObjectType=Article&Article .ID=1348&Category.ID=827 Metodevalidering og kontroll: http://www.legeforeningen.no/id/9921.0 Måleusikkerhet: http://www.sft.no/nyheter/dokumenter/maleusikkerhet120207.pdf http://www.justervesenet.no/Modules/article.aspx?ObjectType=Article&Article .ID=987&Category.ID=892&PrintPreview=true ”Alt kan måles” http://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Spesial%3AS%C3%B8k&search=alt+k an+m%C3%A5les Metrologi http://no.wikipedia.org/wiki/Kategori:Metrologi Pekere til sider med spennende forsøk: Hovedsiden for alle vitensentere i Norge: http://www.vitensenter.no/ Her finner dere noen forsøk: http://bergenvitensenter.no/lab.php http://viten.ntnu.no/aktiviteter.php Her finner dere mange forsøk: http://viten.ntnu.no/lagdinegen.php Fysikk året 2005: http://www.fysikk2005.no/fysikkaret/ Mange spennende forsøk, (på engelsk). Målinger – inge. christ@uis. no Side 21 av 27 http://www.tpt.org/newtons/tryits/index.html Hovedsiden til Einstein year: (gå inn på Experiments, i venstre marg). http://einsteinyear.org/ Sjekk her, mye spennende, men på engelsk: http://einsteinyear.org/link-external?link=http%3A//www.the-ba.net/theba/Events/EventOrganisers/NSWResources/ChallengePacks/einsteins_party.ht m&from=http%3A//einsteinyear.org/ Kronologisk oversikt over definisjonen av meteren: http://www.mel.nist.gov/div821/museum/timeline.htm Oversikt over det metriske system: http://www.essex1.com/people/speer/metric.html SI-systemet. http://home.hib.no/ansatte/goh/medikamentregning/sisystem_k.htm http://no.wikipedia.org/wiki/SI-systemet http://www.vox.com/2015/2/16/8031177/america-farenheit 10.2 Litteratur • • • • • • • • • • • • • • Alder, Ken: Alle tings mål. Cappelen 2003. Bryson, Bill: En kort historie om nesten alt. Gyldendal 2005. Historien om Eratosthenes. Førstemann som beregnet jordas omkrets. ”Verden og vi. Eksperimenter med berømte vitenskapsmenn”. Cappelen Forlag. ”Målingens historie”. Orion forlag 2007 http://www.physics2005.org/projects/eratosthenes/TeachersGuide.pdf Scientific American: July 1970, vol. 233, number 1: “Conversion to the Metric System”. Tangenten (Tidsskrift for matematikkundervisning), nr. 4 – 2002. Tema: Måling http://www.caspar.no/Tangenten/index.html Tellus 8, pekere fra lærerveiledningen: http://www.aschehoug.no/tellus/tellus8/index.html ”Illustrert vitenskap”, nr. 12, 2004. På sporet av tiden. Vitenskapens verden. Illustrert Vitenskaps bibliotek, Bind 9. Vitenskapens verktøy. 1993 ”Damms store vitenskapsbok”. Damm forlag 1998. ISBN 82-517-7833-6 ”Fysikk på roterommet”. Ormestad & Øgrim. Universitetsforlaget 1992. ISBN 82-00-21498 ”Mer fysikk på roterommet”. Ormestad, Øgrim & Andresen.1994. ISBN 82-00-03913-7 Målinger – inge. christ@uis. no 11.0 Vedlegg. Måling av tid. Se kap.7.3 Side 22 av 27 Målinger – inge. christ@uis. no 7.4.1 Måling av synsfelt. Side 23 av 27 Målinger – inge. christ@uis. no Side 24 av 27 Målinger – inge. christ@uis. no Side 25 av 27 Målinger – 7.4.3 inge. christ@uis. no Side 26 av 27 Målinger – 7.4.4 inge. christ@uis. no Side 27 av 27
© Copyright 2024