53412 Experimentlåda Väder och Vind

Transkript

1 53412 Experimentlåda Väder och Vind

2

3 Rekommenderas för barn 9-11 år Innehåll Lista över komponenter... sidnr Bildöversikt förpackningens innehåll... sidnr 1 Särskilda inlärningsmål... sidnr 2 Lektionsförslag... sidnr 2.1 Hur uppstår väder?..... sidnr 2.2 Registrering av temperatur... sidnr 2.3 Max - min temperatur... Sidnr 2.4 Mäta temperaturen dag för dag... sidnr 2.5 Moln...sidnr 2.6 Vindriktning... Sidnr 2.7 Vindstyrka... Sidnr 2.8 Registrering av nederbörd... Sidnr 2.9 Använda vädersymbolerna på de självhäftande tavlorna... Sidnr 2.10 Väderundersökning under fyra veckors tid... Sidnr 2.11 Utvärdering av väderundersökningen.. Sidnr 3 Grundläggande principer... Sidnr 4 Symboler på väderkartan... Sidnr Arbetsblad... sidnr

4 Lista över komponenter Bild nr Kvantitet Beskrivning 1 6 Termometrar, -25 C till +50 C 2 6 Regnsamlare med gradering, 83 x 36 mm 3,4 1 Stor regnmätare med adapter 5 1 Kompass med pekarlås, 45 mm diam. * 1 Kompasskort med justerbar nål, 250 mm diam. * 1 Metallspegel (molnspegel), 120 x 120 mm 6 37 Plastkort med vädersymboler, med kardborrehörn 7 5 Blanka plastkort (med kardborrehörn) att skriva på med vattenlöslig märkpenna, med kardborrehörn 8 1 Vattenlöslig märkpenna * 2 Självhäftande filttavlor att sätta på väggen 9 1 Max min termometer 14 8 Kardborreband, självhäftande (för max- min termometern) 10 1 Teleskopiskt stativ, 102 cm högt 15 1 Säck för att viktstabilisera stativet (fylls med exempelvis sten) 11 1 Stativklämma för kompasskort och vindflöjel * 1 Kompasskort i plast, 180 mm diam Kompass med pekarlås * 1 Vindflöjel i rostfritt stål 13 1 Koppformad vindmätare med skyddande lock * 1 Demonstrationstermometermodell 100 x 450 mm med kardborreband * 2 Rengöringsdukar * 5 Väderobservationstabeller för 4 veckor

5 Bifogade trycksaker: * 1 Experimentmanual Väder och Vind - 1 Bildöversikt förpackningens innehåll Detta material är bilagt i förpackningen.

6 Bildöversikt förpackningens innehåll

7 1. Särskilda inlärningsmål: Eleverna blir medvetna om slumpmässiga upplevelser relaterade till ämnet väder, som förekommer i deras omgivning. Eleverna kan beskriva olika väderförhållanden i vardagligt språk samt förstå de fyra specificerade väderelementen: temperatur, moln, nederbörd, vindstyrka. Eleverna lär sig att avläsa mätinstrumenten och ange värdena i tabeller och temperaturkurvor. 2. Lektionsförslag 2.1 Lektionsförslag 1 Hur uppstår väder? Inlärningsmål Temperatur, moln, vind och nederbörd är viktiga väderelement. Eleverna kan beskriva väderförhållanden i vardagligt språk samt förstå de fyra specificerade väderelementen.

8 Procedurförslag: De fyra väderelementen valdes ut från det komplexa fenomenet väder, eftersom dessa konkret kan observeras av eleverna. Luftfuktighet och lufttryck tas ej upp här på grund av deras abstrakta natur, även om de är av största betydelse för väder och väderprognoser. Genom att använda vardagsspråk, ska eleverna försöka uttrycka sina observationer så tydligt som möjligt. Läraren bör försöka vägleda eleverna genom att ge så exakta beskrivningar som möjligt. Istället för aktuellt väder, kan eleverna också beskriva vädret under övriga årstider. Beskrivningarna skrivs först på svarta tavlan i slumpmässig ordning. Genom att stryka under i olika färger (synpunkter om temperatur kan t ex strykas under med rött, moln med blått osv.), kan de fyra viktigaste elementen sedan lyftas fram och namnges. Begreppen moln och regn måste introduceras. Barn kan exempelvis inte alltid omedelbart referera till moln frågan om varför solen inte alltid kan ses, gör eleverna uppmärksamma på att molnen döljer den för oss ibland. Eleverna känner till ordet nederbörd endast i de konkreta formerna, såsom regn, snö och hagel och kanske också dagg. Dessa fenomen uppstår till följd av nederbörd av fukt (vattenånga) i atmosfären under avkylning, ungefär på samma sätt som vattenånga uppstår när man andas ut på ett kallt fönster eller en kall spegel. När väl eleverna har fått en allmän kännedom om de fyra väderelementen, ska dessa diskuteras var för sig enligt följande: Material: Vädersymboler (6) Demonstrationstermometer (*) 2.2 Lektionsförslag 2 Registrering av temperatur Inlärningsmål: Studenterna kan mäta luftens temperatur på ett korrekt sätt samt notera resultatet. Procedurförslag: Målet är att lära sig att använda en termometer. Eleverna bör på ett korrekt sätt instrueras att hantera en termometer och hur man undviker mätfel. Registrering av temperaturen kan ske till exempel genom att mäta temperaturen i och utanför klassrummet och även med hjälp av behållare fyllda av vatten som har olika temperaturer. Att avläsa temperaturer över eller under fryspunkten, d v s +3 C och -3 C kräver särskild uppmärksamhet. Begreppen plus och minus kan först introduceras som tecknen + och -. I ett senare skede i inlärningsprocessen, kan + för temperaturer över 0 C utelämnas. Resultaten förs in i en tabell. Särskild uppmärksamhet måste ägnas åt att skriva ned temperaturen korrekt, d v s 17 C och inte 17 C.

9 Material: 1 termometer, -25 C till 50 C (1). Dessutom behövs: Behållare av olika slag. 2.3 Lektionsförslag 3 Max- och min temperatur Inlärningsmål: Eleverna lär sig hur man använder en max - min termometer (direkt mätning och lagring av mätta siffror); de kan läsa och förstå skalan på max min termometern. Information om registreringsmaterialet Du hittar en lista över allt nödvändigt material i slutet av detta kapitel. Mätningsvätskan i max min termometern består inte av kvicksilver utan av alkohol. Alkoholen expanderar när temperaturen stiger och dras samman när den sjunker. Kvicksilverpelarens längd varierar också beroende på temperatur, men bara obetydligt eftersom volymen hos kvicksilver är relativt låg. Vid temperaturförändringar, förflyttar alkoholen kvicksilverpelaren till ena änden, där temperaturen kan avläsas. Indikatornålen rör sig fritt i röret och förflyttas av kvicksilverpelaren.

10 Nålarna är gjorda av stål; dessa ligger kvar på den högsta eller lägsta temperaturgraden, eftersom de, så fort kvicksilverpelaren flyttar sig tillbaka, hindras från att falla ner på grund av magneten som är placerad bakom termometern. Genom att trycka på återställningsknappen, skjuts magneten bort från termometern och kan inte längre hålla kvar nålarna i sina positioner; de faller då p g a tyngdkraften ner i kvicksilvret. OBS! Kvicksilverpelaren i max - min termometer kan, precis som med andra typer av termometrar, lätt gå sönder om man hanterar termometern på felaktigt sätt. Dessutom kan nålarna falla ner i expansionskärlet om återställningsknappen trycks in när termometern hålls upp och ner. Ifall detta händer, räcker det oftast med att med ena handen hålla termometern upprätt, placera tummen på kvicksilverpelaren och slå till densamma några gånger med tummen på andra handen. Omskakningen gör att kvicksilvret går ihop igen. (Upprepa flera gånger om det behövs.) Om luftbubblor har bildats i röret, bör termometern värmas till ca. 50 C (med hjälp av exempelvis direkt solljus, en hårtork eller ett element - överhetta ej!). Eleverna har ofta svårt att förstå hur de max - min termometrar som finns ute på marknaden egentligen fungerar, eftersom dessa visar båda skalorna (max och min) i rätt position och i samma riktning, även om en temperaturförändring på min skalan egentligen anges i motsatt riktning. Dessa termometrar som illustreras här visar till exempel följande temperaturer: temperaturen: 14 C Högsta temperatur sedan senaste återställningen: 22 C Lägsta temperatur sedan senaste återställningen: 8 C Max - min termometer som används i detta experiment, är lätt att avläsa eftersom båda skalorna är identiskt ordnade och står i 180 från varandra. Detta underlättar läsningen av min skalan. Min skalan står dock nu upp och ner och termometern måste vändas 180 för att

11 avläsa den lägsta temperaturen (se termometern till höger på bilden). De två max -min termometrarna nedan, visar samma temperaturer som den ovan. Cornelsen Experimenta Max-Min. termometer. OBS! Som framgår av bilderna, visas den högsta och lägsta temperaturen av den breda änden på nålen. Max -min termometern kan antingen hängas på en krok eller placeras på ett fönster med hjälp av kardborrebanden. (Skalan är synlig från insidan.) Fyra par kardborreband ingår i förpackningen, så att experimentet kan utföras även i andra klassrum. Var noga med att alltid förvara max - min termometern i skugga. Det är viktigt att följa anvisningarna nedan, när du ska avläsa max - min termometern: Utan att ta bort termometern från fönstret, kan lägsta och högsta temperatur avläsas på max skalan. Båda mättalen noteras. Termometern avlägsnas från fönstret och vänds så att min skalan kan avläsas. Mättalet noteras. Innan termometern åter kan placeras på fönstret, måste båda nålarna falla ner till kvicksilverpelaren. För att göra detta, måste termometern hållas vertikalt, med rätt sida upp och knappen mellan skalorna ska vara intryckt. Termometern ska vara i detta läge när den återigen placeras på fönstret.

12 Procedurförslag: Högsta och lägsta temperaturer i form av medelvärden eller aktuella temperaturer är ofta viktiga vid väderobservationer. Detta kan förklaras för eleverna genom att använda ett av följande exempel: vid hett sommarväder, avslöjar den högsta dagstemperaturen mer om aktuella väderförhållanden än om medeltemperaturen. Under våren, anger registrering av lägsta temperatur om det varit frost eller ej under natten. En rekommenderad mätningsövning är att registrera den lägsta temperaturen under följande natt. En lämplig plats för mätningen bestäms för detta ändamål och termometern placeras sedan på denna plats vid lektionens slut. Termometern avläses i början av lektionen följande dag; högsta, lägsta och aktuell temperatur noteras. Material: Max - min termometer (9), kardborreband (14) 2.4 Lektionsförslag 4 Mäta temperaturen dag för dag Inlärningsmål: Väderobservationer under en längre period kan endast jämföras om de utförs dagligen vid samma plats och tidpunkt. Lufttemperaturen registreras utomhus på en skuggig plats som är belägen minst 0,5 m över marken. Eleverna skriver in temperaturavläsningarna (aktuell, högsta, lägsta) i en tabell och sammanställer sedan mättalen till en temperaturkurva. (Se temperaturtabell för en vecka på sidnr??) Procedurförslag: Innan den dagliga temperaturregistreringen påbörjas, bör läraren och klassen diskutera var och när registreringen ska äga rum. Eleverna bör också komma ihåg och följa nedanstående instruktioner: Lufttemperaturen ska registreras: utomhus på en skuggig plats minst 0,5 m över marken varje dag vid samma tidpunkt

13 Användning av max - min termometern Instruktioner för användning av max - min termometern måste följas noga. Mätningsperioden för daglig registrering är 24 timmar. Den högsta eller lägsta temperaturen kan därför redan ha nåtts på föregående dags eftermiddag eller kväll om registrering sker klockan Notering av mättalen Den elev som är ansvarig för registreringen går till mätningsplatsen, läser av mättalen och antecknar dessa. Alla elever skriver sedan in dessa mättal i en anteckningsbok eller fyller i dem i en kopia av temperaturtabellen (se sidan??). Först anges temperaturen för respektive dag i C ovanför termometern. Sedan kryssas temperaturen i på termometerns skala. I slutet av veckan, fogas mättalen samman till en temperaturkurva, genom att dra ett streck emellan varje registrering. Eleverna ska sedan beskriva vilka dagar de lägsta samt högsta temperaturerna uppnåddes. Eleverna kan uppmanas lämna sina synpunkter på temperaturens utveckling under veckan som gått, genom att svara på följande frågor: Ökade, minskade eller förblev temperaturen densamma under veckans gång? Kom förändringarna gradvis eller plötsligt? Vilken dag var det varmast resp. kallast? Ökar eller minskar de högsta, lägsta och aktuella temperaturkurvorna samtidigt? När förekom den största temperaturvariationen under perioden? Fortsätt gärna med temperaturregistreringarna även efter den första veckan och skriv in mättalen i väderobservationstabellen. Material: 3 blanka plastkort (7) Max - min termometer (9) självhäftande tavla (*) demonstrationstermometermodell (*) temperaturtabell för en vecka, se sidan?? 2.5 Lektionsförslag 5 Moln Inlärningsmål: Graden av molnighet anges med de motsvarande svarta segmenten i cirklarna. Man skiljer mellan

14 Klart, lite moln, halvklart, molnigt, mulet Eleverna kan avgöra graden av molnighet genom att observera himlen. Förberedande kommentarer Ämnet "moln" bör introduceras vid en tidpunkt då ämnet "temperatur" har nått den nivå där eleverna behärskar individuell mätning av utomhustemperatur. Olika molntyper tas inte upp på denna lektion, utan eleverna ska endast observera mängden moln.

15 Procedurförslag Att göra en uppskattning på mängden moln är ingen enkel uppgift. Man bör föreställa sig att molnen trycks ihop på himlen och sedan uppskatta hur stor del av himlen som täcks av moln. Elevernas svar brukar vara olika. Efter att ha observerat himlen återigen, bör man komma fram till ett gemensamt svar. Eleverna kan stå utomhus tillsammans med läraren och iaktta molnen. Sedan görs en uppskattning av mängden moln, som eleverna skriver in i sina anteckningsböcker. Mängden moln bör iakttas samtidigt som temperaturregistreringen. Efter några dagar, kan gruppen som mäter temperaturen även iaktta molnen. Eleverna i denna grupp arbetar på egen hand och kommunicerar resultaten till resten av klassen genom att skriva dem på svarta tavlan (aktuell, högsta samt lägsta temperatur). Motsvarande molnsymboler sätts fast på den självhäftande tavlan. Följande vecka förs mättalen in i tabellform (på samma sätt som gjordes med temperaturen). Material: 5 molnsymboler från uppsättningen av vädersymboler (6) självhäftande tavla(*) 2.6 Lektionsförslag 6 Vindriktning Inlärningsmål: Eleverna lär sig väderstrecken på kompassen, N, S, Ö, V, NÖ, NV, SÖ, SV och deras framställning på ett kompasskort. Vindens riktning identifieras med hjälp av väderstrecken på kompassen. Metallbågen på vindflöjeln visar varifrån det blåser. Själva flöjeln visar vindens riktning.

16 Eleverna kan avläsa riktningen från vindflöjeln och skriva in det i sina anteckningsböcker. Förberedande kommentarer: Eleverna bör känna till väderstrecken och deras förkortningar på kompassen, innan experimentet påbörjas. De stora kompasskortet i plast (med pilen) kan användas, om repetition skulle vara nödvändig. Eleverna ska kunna avläsa vindriktningen på vindflöjeln någorlunda exakt. Följande övning rekommenderas för detta ändamål. Till att börja med, ska läraren informera eleverna om följande: Kompassens väderstreck visar varifrån det blåser; metallbågen på vindflöjeln visar alltid från vilket väderstreck det blåser och själva flöjeln pekar i motsatt riktning. Med hjälp av en hårtork, blåser läraren vindflöjeln i olika riktningar. (För detta ändamål sätts vindflöjeln ihop med ett kompasskort och monteras på ett bord eller stativ, i enlighet med instruktionerna.) Eleverna kan nu öva sig i att läsa av vindriktningen. Hårtorken erbjuder en stor fördel: den visar tydligt från vilket håll det blåser. Så snart eleverna kan ange vindriktningen verbalt, kan de även skriva den i symbolisk form på svarta tavlan. Med det material som tillhandahålls i experimentmanualen "Väder och vind", kan två metoder användas för att bestämma vindriktningen utomhus:

17 Metod 1: I vilken riktning molnen rör sig över himlen. Vindriktningen kan bestämmas med hjälp av vilket håll molnen rör sig över himlen. Med hjälp av kompassen, ser eleverna var norr är och placerar det stora kompasskortet på marken. Sedan placeras molnspegeln exakt i mitten på kompasskortet. Spetsen och änden på den röda pilen ska sticka ut något från molnspegeln. Spetsen på pilen kan vridas i den riktning som molnen rör sig (genom att snurra på pilens ände, roterar även själva spegeln), vilket underlättar avläsningen. Vissa dagar rör sig molnen dock inte i samma riktning som vinden vid markytan. Det är nackdelen med denna metod, eftersom endast vindriktningen nära markytan (på en exakt höjd av 10 m) är av avgörande betydelse för den officiella väderrapporten. Vindriktning och moln ska registreras samtidigt som temperaturen. Metod 2: Vindriktning nära markytan

18 Vindflöjeln samt ett litet kompasskort ska användas för att bestämma vindriktningen nära markytan. Det är också nödvändigt att sätta upp stativet för detta ändamål. Områden i närheten av stora byggnader eller tjocka buskar bör undvikas vid val av plats (omkastning av vindriktningen, turbulens, områden i lä). Om möjligt skall observationsplatsen för vindstyrka och vindriktning vara densamma som vid registreringen av temperatur och molnighet. Stativet tas dagligen med till samma plats vid samma tidpunkt. Detta garanterar också en jämn nivå för vindflöjeln (och senare också för vindmätaren) ovanför marken. Detta är viktigt, förutom redan nämnda faktorer, eftersom vindriktningen och vindstyrkan också påverkas av friktionen på marken och topografin. Även om alla hinder inte kan undvikas helt genom användning av stativet, säkerställer det att varje mätning görs under exakt samma förhållanden. Information om registreringsmaterialet Montering av stativ

19 Benförlängningarna på stativet är fastlåsta med hjälp av spakar. Det fungerar på samma sätt som på ett vanligt kamerastativ. Montering av kompasskort och vindflöjel Fig. 1: Det minsta kompasskortet (2) placeras i stativklämman (3). Vindflöjeln (1) skruvas fast i klämman ovanför kompasskortet. Fig. 2: Lossa skruven (6) överst på stativet och dra upp stången (5). Spänn fast skruven. Sätt på stativklämman, kompasskortet och vindflöjeln i sidled på stången. Fig.3: Dra upp stativklämman mot bulten på stången och lås fast den med hjälp av den lilla plastskruven (4). Fig. 4: Lossa skruven överst på stativet (6), skjut ned stången med kompasskortet så långt det går och spänn fast skruven igen (6). Spänn den inte hårdare än att stången går att vrida på. Montering av kompassen Kompassen sitter på kompasskortet. Se till att axeln nord-syd är placerad på samma ställe på kompasskorten (Fig. 5) Om tillämpligt: skruva på vindmätaren i gängan på stången, ta bort skyddslocket (Fig. 6). Lägg vikter i den bifogade säcken (fyll den exempelvis med sten) och häng den på kroken - särskilt om vinden är stark. Detta ökar avsevärt stabiliteten i stativet. Det rekommenderas att förvara den kompletta anordningen i klassrummet. Vindmätare kan med lätthet avlägsnas, för att undvika eventuell skada. Inställning av kompasskortet åt norr. Kompasskortet måste anpassas till vad kompassen visar. Genom att lossa det lilla handtaget på kompassen (T), rör sig nålen fritt och kommer att peka mot norr. (Fig.7) Stången i stativet med kompasskortet måste vridas försiktigt tills den blå änden på kompassnålen pekar på "N" (Fig.8). (Låt nålen stanna ordentligt.)

20 Procedurförslag I den inledande fasen, bör uppställning av stativ och avläsning av vindriktning övervakas av läraren. Den elevgrupp som senare på egen hand kommer att utföra de dagliga mätningarna, ska sätta upp symbolerna för registrering av vindriktning, temperatur och moln på den självhäftande tavlan. Vädersymbolerna innehåller också ett plastkort med en liten bild av ett kompasskort och en röd plastpil. Eleverna sätter kortet i rätt position på den självhäftande tavlan och placerar plastpilen bredvid sin registrering av vindriktningen. (Kardborrebandet finns under änden av pilen. Pilen bör fästas på ett sådant sätt att spetsen pekar mot mitten av kompasskortet.) Nu kan vara ett bra tillfälle att informera eleverna om att exempelvis alla kartor visar norr uppåt. I undantagsfall, t ex i vissa byggnadsritningar, måste norr specifikt fastställas. Material: litet kompasskort och plastpil från uppsättningen av vädersymboler (6) stativ (10) med stativklämma (11) kompass med kardborreband på baksidan (12) säck för viktstabilisering (-) kompasskort med pil, 250 mm diam. (*) molnspegel (*) självhäftande tavla(*) kompasskort, 180 mm diam. (*) vindflöjel(*) Dessutom behövs: Hårtork 2.7 Lektionsförslag 7 Vindstyrka Inlärningsmål: Eleverna kan iaktta och beskriva vindens effekter. Eleverna får bekanta sig med vindkraftens mätinstrument som bygger på principen med vindmätare, som de lär sig att använda. De kan avläsa vindstyrkan och dess hastighet och använda olika måttenheter.

21 Förberedande kommentarer Yngre elever bör inte använda sig av den fullständiga Beaufort skalan, eftersom den är alltför komplex. Inlärning bör begränsas till endast ett fåtal klart urskiljbara grader. Procedurförslag Eleverna ska inte omedelbart konfronteras med vindmätaren. Istället kan man ställa frågan "hur kan de olika vindstyrkorna kännas igen?" Först då kan eleverna formulera grundläggande överväganden, om hur de skulle registrera vindstyrkan om vindmätaren ännu inte hade uppfunnits. Till exempel kan eleverna föreslå en idé om att hålla vindflöjeln horisontellt; avvikelsen från att hålla den vertikalt skulle då ge ett grovt mått på vindens styrka. Vindflöjelns rörelser kan demonstreras i klassrummet med hjälp av en hårtork. För att skapa olika "vindstyrkor", kan luftströmmen från hårtorken delvis blockeras. Den mätning av vindstyrkan som eleverna gör med den horisontella vindflöjeln blir ganska missvisande, exempelvis rör sig vindflöjeln oavbrutet fram och tillbaka. I detta skedet inser eleverna troligtvis nödvändigheten av att använda exakta mätinstrument (vindmätaren). Beroende på elevernas kompetensnivå, baseras mätningarna med vindmätare antingen på Beaufort skalan eller vindhastighetsskalan. Mätning i km/t är den enklaste av de två att förstå, eftersom de flesta elever kan associera till hastighet i denna måttenhet. (Hastighetsmätare, trafikskyltar osv.). Följande bör noteras när man läser av vindmätaren: Vindhastighetsskalan har en regelbunden linjerad graderingsskala: ett visst hastighetsvärde tilldelas varje gradering på skalan (en hastighet på 35 km/t visas på bilden). Beaufort skalan är en intervallskala: intervallerna mellan graderingarna motsvarar den enskilda vindstyrkan (vindstyrka 5 visas på bilden). Att förklara den korrekta användningen av vindmätaren är av stor betydelse för elever som använder instrumentet för första gången. För detta ändamål bör eleverna hålla instrumentet i sina händer och lära sig lämpligt och olämpligt sätt att mäta på. Efter grundligt praktiserande i klassen, bör vindstyrkan och vindhastigheten registreras av den elevgrupp som ansvarar för väderobservation.

22 (Skruva på vindmätaren på stativet). Mätresultaten visas på de självhäftande tavlorna. Tio symboler för vindstyrka finns under vädersymbolerna tillsammans med fem blanka plastkort, av vilka en kan användas för registrering av vindhastigheten. Eleverna skriver in mätresultaten i sina anteckningsböcker. En del elever kommer fortfarande inte kunna förstå den funktionella principen av vindmätare. Om detta blir ett problem, så kan läraren informera eleverna om att instrumentet fungerar på samma sätt som en hastighetsmätare. Information om registreringsmaterialet: Den operativa principen av vindmätaren kan kort förklaras: instrument av denna typ är uppkallade efter deras karaktäristiska designegenskaper, d v s "koppvindmätare. I likhet med en bils eller en cykels hastighetsmätare, är deras viktigaste beståndsdel en ringformad magnet. (För tydlighetens skull: magneten på bilden bredvid är inte ringformad utan cylindrisk.) Magneten (2) roterar tillsammans med vindkopparna (1). (1) = Vindkoppar (2) = Magnet (3) = Aluminiumskål (4) = Fjäderspole (5) = Skala (6) = Indikatornål

23 Aluminiumskålen (3) är inte mekaniskt kopplad till magneten. Skålen finns där för att påverkas av de växlande, roterande magnetfälten på den roterande magneten. Fjäderspolen (4) bromsar denna rörelse. Aluminiumskålen roterar med reducerad hastighet, vilket innebär att ju snabbare skålen roterar, desto högre är vindhastigheten och därför uppstår vridmomentet på magneten. Indikatornålen (6) inuti skålen visar den aktuella vindhastigheten på skalan (5). Material: Vindmätare (13) med eller utan stativ (10), vindflöjel (*) Dessutom behövs: Hårtork 2.8 Lektionsförslag 8 Registrering av regn Inlärningsmål: Eleverna kan registrera regnnivån i mm med hjälp av en regnmätare. Mätningsplatsen för regnet bör vara på lämpligt avstånd från byggnader, träd och marken. Förberedande kommentar För elever innebär nederbörd ett viktigt väderfenomen, ibland används det även som synonym för "väder". Väderobservationerna koncentreras på vilken typ av och vilken mängd nederbörd, därför ska lika stor vikt läggas på dessa två väderfaktorer som på temperatur, moln, vindriktning och hastighet. Typer av nederbörd Det blir tydligt för eleverna att symboler måste användas för att representera de olika typerna av nederbörd på väderkartan. Under en diskussion i klassen, ska eleverna namnge de olika typerna av nederbörd som de känner till och göra sina egna motsvarande symboler. Dessa symboler kan sedan användas i väderundersökningen. Till att börja med, kan symbolerna vara begränsade till regn, snö och dagg, övriga typer kan presenteras efterhand. (Termen "snö" bör inte användas, utan hellre "snöfall" så att eleverna inte skriver in snö i

24 vädertabellen, som redan finns på marken.) Vid åskskurar, ska symbolen för regn skrivas in i vädertabellen tillsammans med symbolen för åska. Elevernas symboler kommer troligen inte att skilja sig särskilt från de symboler som används i den officiella väderkartan. Därför är det en lätt övergång till att använda de officiella symbolerna. För vädersituationer, som det inte finns några symboler för i förpackningen, kan eleverna göra egna symboler genom att skriva dessa på de blanka plastkorten. Tack vare detta, kan eleverna nu lättare förstå utvecklingen av de meteorologiska symboler som finns, t ex regndroppar för "regn", snöflinga för "snö" etc. Nederbördsmängd För att få eleverna att förstå att det i en väderundersökning inte räcker att enbart ange vilken typ av nederbörd det är (regn, snö, dagg), kan läraren exempelvis berätta att vid en regnskur blir marken bara något fuktig, medan efter en lång period av regn kan stora vattensamlingar bildas eller översvämningar uppstå. Eleverna kommer då att förstå att mängden nederbörd också är avgörande och måste registreras. Generellt sett kan alla typer av behållare som är utrustade med en millimeterskala användas för att avläsa nederbördsmängden. Termen nederbördsmängd kan illustreras för eleverna på följande sätt: placera ut flera behållare och simulera en regnskur med hjälp av en vattenkanna med duschmunstycke. Eleverna bör öva sig på att avläsa nederbördsnivån. För detta ändamål kan läraren fylla flera behållare med olika vattennivåer och sedan numrera dem. Eleverna ska sedan avläsa de olika nivåerna och skriva ned resultaten. Läraren bör förklara att regnsamlarna inte är särskilt lämpliga för exakt mätning av nederbörd, eftersom små mängder av regn inte kan registreras; dessutom bör regnbehållaren ej placeras på marken, eftersom ytterligare vatten då kan stänka ner i den. Det är därför bättre att använda en speciell nederbördsmätare för en exakt observation: en regnmätare. Regnmätarens mekanism bör förklaras särskilt ingående, annars kan eleverna lätt dra felaktiga slutsatser och blanda ihop begreppen "nederbördsmängd" och "nederbördsnivå". Ytan i botten på den stora regnmätaren motsvarar på ett ungefär elevernas regnsamlare, men öppningen på den stora regnmätaren är mycket bredare än den på elevernas. Därför kan den samla betydligt större mängder nederbörd och vattennivån blir då mycket högre. Dess skala är därför kalibrerad för att ange nederbördsnivån och inte nederbördsmängden. Följaktligen blir mätningen betydligt mer exakt, jämfört med elevernas regnsamlare. Platsen för regnmätaren bör bestämmas innan den dagliga registreringen påbörjas. Om möjligt, bör den vara placerad så att öppningen befinner sig en meter ovanför marken och långt från närmaste hinder (t ex hus, träd). Om detta inte är möjligt, måste man räkna med avvikelser. Avsikten är inte att göra observationer och registreringar för väderstationer, utan för att visa att nederbörd kan mätas.

25 Material: En graderad regnsamlare per grupp (2) regnmätare för kontinuerlig observation (3, 4) Dessutom behövs: ett kvastskaft (längd ca 1 meter) som ska fungera som stativ till regnmätaren, en vattenkanna med duschmunstycke i demonstrationssyfte. 2.9 Lektionsförslag 9 Använda vädersymbolerna på de självhäftande tavlorna Vädersymboler (oordnade) Utrustningen i "Väder och vind"-förpackningen innehåller två självhäftande tavlor, 37 plastkort med vädersymboler, 5 små blanka kort och en demonstrationstermometer. De dagliga mätresultaten visas på de självhäftande tavlorna. Vädersymboltavlorna kan användas på olika sätt, se förslag nedan: Personliga symboler: Eleverna kan själva beskriva och rita sina personliga vädersymboler på plastkorten, med hjälp av den vattenlösliga märkpennan och sedan fästa dem på tavlan. Förtryckta vädersymbolkort: Plastkorten med de enkla symbolerna används för att presentera väderprognosen och termometern med kardborreband på baksidan används för att ange den aktuella temperaturen. Om det inte finns något symbolkort för en viss vädertyp, gör en egen symbol genom att rita upp den på ett blankt plastkort. På baksidan av termometermodellen finns samma typ av skala som på en febertermometer. Denna skala ska endast användas för att demonstrera en 1/10 C gradering samt för motsvarande avläsningsövningar. Den fyller alltså ingen funktion för beskrivning av väder.

26 Vädersymboler (ordnade) Meteorologiska symboler: Väderbeskrivning på tavlan kan göras med hjälp av de internationellt kända vädersymbolerna. En översikt på dessa finns på sidan????. Eftersom dessa symboler delvis finns i kombinerad form (t ex representeras moln, vindhastighet och vindriktning av en symbol), är det också möjligt att kombinera de vädersymboler som finns i denna förpackning. En uppgift för eleverna kan vara att välja ut symboler och sedan sätta ihop dem till en kombinerad symbol. För att ange temperatur och nederbördsmängd, kan eleverna använda de blanka symbolkorten. Man kan också placera ut olika symbolvarianter jämte varandra och efterhand introducera de mer komplicerade symbolerna för eleverna. Exempelvis kan mätresultaten inledningsvis framställas fritt. Motsvarande symboler kan sedan placeras bredvid dem på den andra tavlan, som då fungerar som en översättning. Slutligen läggs den meteorologiska symbolen till och ersätter därmed de övriga. Olika varianter av samma typ av väderförhållande visas i nedanstående figurer.

27 2.10 Lektionsförslag 10 En väderundersökning under fyra veckors tid Inlärningsmål: Eleverna kan på egen hand observera de olika väderelementen, såsom moln, temperatur, vind (riktning och hastighet) samt nederbörd (typ, mängd) under en lång period och registrera informationen i tabellform. Procedurförslag: Observationerna bör ske under tillräckligt lång period, för att säkerställa att alla elever får engagera sig aktivt. Detta garanterar också att ett tillräckligt antal olika väderförhållanden kommer att förekomma, vilket gör undersökningen mer givande. Fyra veckor räcker vanligtvis; det rekommenderas att välja en årstid då vädret sannolikt kommer att variera mycket, t ex på våren. Före användning, bör läraren skriva in beskrivningarna av de olika väderelementen i observationstabellen. Material: stor regnmätare (3, 4) vädersymboler (6) max - min termometer (9) stativ (10) med klämma (11) kompass med kardborreband på baksidan (12) vindmätare (13) självhäftande tavla (*) kompasskort, 180 mm diam. (*) vindflöjel (*) väderobservationstabell för fyra veckor (*) väderobservationstabell, se sid?? 2.11 Lektionsförslag 11 Utvärdering av väderundersökningen Inlärningsmål: Eleverna kan läsa av väderförhållandena för en enda dag, men även vädrets förlopp under flera dagar. Genom att använda sig av vädertabellen, kan eleverna se sambanden mellan väderelementen (exempel: nederbörd kan inte uppstå utan moln, med undantag för dagg, västlig vind ger ofta regn, åskväder medför stark vind, mängden moln och solsken påverkar temperaturen).

28 Procedurförslag Slutförandet av väderundersökningen kräver noggrann observation och registrering av väderförhållandena. När analysen ska påbörjas, rekommenderas att låta eleverna beskriva vädret för varje enskild dag med hjälp av vädertabellen. Denna övning kommer att visa om eleverna har förmåga att avläsa vädertabellen; om läraren dessutom väljer ut särskilt lämpliga dagar, kommer elevernas uppmärksamhet att dras till de olika förhållandena mellan väderelementen. Eleverna kan bekanta sig med vädertabellen med hjälp av följande övningar: 1. Rita upp de tre temperaturkurvorna för alla 28 dagar, med hjälp av en linjal. 2. Stiger eller sjunker kurvorna eller är de nästan desamma från dag 1-28? 3. Stiger eller sjunker temperaturkurvan märkbart från ena dagen till den andra? Ändras moln, vind och nederbörd samtidigt? 4. Hur stort är avståndet mellan de högsta och lägsta temperaturkurvorna? 5. Finns det någon period då himlen var mestadels mulen och mestadels klar? 6. Från vilket håll blåser det oftast, när det är mulet? 7. Från vilket håll blåser det oftast, när det är klart (molnfritt)? 8. Hur såg molnen ut när det regnade eller snöade? 9. Var det frost främst när det var mulet eller helt klart väder? Vädertabellen visar ofta flera perioder med olika väderförhållanden. Beroende på årstid och väderobservation, kan flera av följande aspekter diskuteras mer i detalj: I samband med snösmältning om våren, kan kraftiga regn lätt leda till översvämningar och vara negativt för jordbruket, förstöra förstärkta flodbankar och vallar samt även utgöra ett hot mot människor, djur och byggnader. Under sommaren kan kraftiga regn och stormar förstöra en stor del av grödorna. Å andra sidan, tillåter inte en alltför torr sommar att grödorna mognar fullt ut. Varmt och soligt väder på helger och under semestertider resulterar i mycket trafik på vägarna. Semester- orterna får en ökad omsättning i motsats till när vädret är dåligt; deras inkomst är således beroende av vädret. Dricksvatten kan bli bristvara under en längre period av torrt väder. Under vintern hindras trafiken av kraftiga snöfall, olyckor är mer vanliga, det krävs mycket arbete och pengar för att ploga vägarna. Under en lång period av minusgrader (frost), hindras sjöfarten av frusna vattenvägar. Byggnadsarbeten måste också avstanna. Kraftiga stormar inträffar ofta på våren och hösten. Dessa stormar orsakar skador på jordbruk, skogsbruk samt på byggnader och det allmänna elnätet. Väderobservationstabell finns på sid??

29 3 Grundläggande principer Alla väderfenomen kan kännetecknas av temperatur, lufttryck och luftfuktighet. Lufttryck och luftfuktighet kan normalt inte observeras direkt; de är dock orsak till moln, vind och nederbörd, d v s väderförhållanden som eleverna redan känner till och som de kan observera. Temperatur Temperaturen kan mätas med hjälp av de flesta ämnen som expanderar vid upphettning och dras ihop vid avkylning. Det vanligaste mätinstrumentet är vätsketermometern, fylld med antingen alkohol eller kvicksilver. Graderingen på en termometer är i princip godtycklig. Med undantag för några av de anglosaxiska länderna, är Celsius skalan den vanligaste idag, där vattnets fryspunkt är 0 C och dess kokpunkt är 100 C. Särskild försiktighet ska iakttas vid mätning av temperatur, genom att se till att termometern är skyddad från solljus och vatten (eftersom avdunstning orsakar en sänkning av temperaturen). Dessutom får termometern inte placeras för nära marken, eftersom olika typer av jord kan värmas upp och kylas av i olika takt. De officiella meteorologiska väderstationerna registrerar temperaturen med en termometerbehållare ca 2 meter över marken. Denna är placerad på en gräsyta på ett avstånd av minst 10 meter från andra byggnader. Extrema temperaturer som har observerats på jordens yta sträcker sig från 58 C (Sahara) till -88 C (Antarktis). De högsta och lägsta temperaturerna som registrerats i Central-Europa är 44 C respektive -39 C. Vind Vind uppstår alltid som följd av tryckskillnader i atmosfären. Dessa tryckskillnader uppstår normalt under påverkan av temperaturen. T ex värms land upp snabbare än vatten vid samma grad av termisk strålning. De luftlager som finns över land resp. vatten, värms upp olika fort, vilket leder till skillnader i atmosfärens tryck. Vindens tryck utjämnas i atmosfären. Vindregistrering mäter styrka och riktning på vinden. Registrering får ej ske direkt ovanför marken, eftersom vindriktningen och i synnerhet vindens styrka påverkas av friktionen på marken. Även stora byggnader, kullar mm avleder lokalt flödet av luft från sin ursprungliga riktning, eller ändrar dess hastighet. Därför sker internationell registrering av vindriktning och styrka i öppna utrymmen på en höjd av 10 meter ovanför marken. På en höjd av exempelvis 4 meter, kan vindhastigheten vara ca 20 % lägre än på en höjd av 10 meter, medan den på 30 meters höjd ökar med ca 20 %. Vindriktningen specificerar från vilket väderstreck det blåser. Exempel: En västlig vind blåser från väst till öst.

30 För att erhålla jämförbara uppgifter om vindsstyrkan, sammanställde Admiral Sir Francis Beaufort så tidigt som år 1805 en tabell som skiljer tolv olika vindstyrkor åt, enligt deras effekt på land och till sjöss. Användningen av tabellen med "Beaufort skalan" kan naturligtvis endast ge en uppskattning av vindstyrkan. Idag används normalt anemometer = vindmätare (det grekiska ordet "anemos" betyder "vind"). En vindmätare ger en exakt registrering av vindstyrkan. Vindmätaren mäter egentligen vindens hastighet. Men skalan kan även kalibreras till Beaufort skalan, eftersom styrkan i vinden beror på dess hastighet. Vindens styrka enligt Beaufort skalan och motsvarande hastigheter finns listade i matrisen på sidan??. Se även skalor på sidan??. Moln och nederbörd Varm luft kan absorbera mer vattenånga än kall luft. När varm luft kyls, kondenserar en del av den vattenånga som finns i den, till mycket fina vattendroppar. Dessa vattendroppar, som skapar dimma eller moln, hänger kvar i luften eftersom de är extremt lätta och hålls uppe av stigande luftströmmar. Men om flera av dessa fina droppar formar ihop sig till större vattendroppar, blir de så tunga att de faller till marken i form av regn. Å andra sidan, om vattendropparna transporteras snabbt högt uppåt av en stark ström, som det vanligen gör i åskmoln, fryser de och faller till marken i form av iskorn. Om det på grund av upprepad uppåtturbulens i åskmolnet, bildas mer is runt iskornen och kallas då hagel. Hagelkornen kan bli mycket stora, men under fallet ner genom varmare luftlager, smälter de oftast igen innan de når marken. Detta i sin tur, resulterar i större regndroppar som ofta uppstår i början av ett åskväder. När luftfuktigheten kondenserar vid temperaturer under 0 C, bildas fina iskristaller, som i de flesta fall växer samman till snöflingor. Mängden moln anges på följande sätt: Klart, lite moln, halvklart, molnigt, mulet. Den mängd nederbörd som når marken mäts och registreras dagligen av meteorologer. Nederbördsnivån bestäms med hjälp av en regnmätare. Mängden nederbörd kan beräknas med hjälp av nederbördsnivån. Den visar hur mycket regn eller vatten från smältande snö, hagel etc, på jämn mark där vatten ej kan läcka ut, tränga in i marken eller avdunsta. Nederbördsnivån mäts i millimeter och nederbördsmängden beräknas i liter per m² (l/m²). En nederbördsnivå på 1 mm innebär alltså att varje kvadratmillimeter (mm²) av markytan innehåller en kubikmillimeter (mm³) nederbörd. 1 m² = mm². En kvadratmeter innehåller därför mm³ nederbörd, d v s cm³ eller 1 liter. Nivån på 1 mm motsvarar därför mängden nederbörd på 1 l/m². De numeriska värdena på nederbördsnivån (i mm) och mängden nederbörd (i l/m²) är identiska. Om vi nu tar små och stora ytor i beaktande, så är nederbördsmängden motsvarande liten eller stor; Nederbördsnivån är dock 1 mm oavsett storleken på ytan. Generellt sett, kan alltså nederbördsnivån mätas med ett cylindriskt kärl som har en skala i millimeter.

31 Man måste undvika att vattenstänk faller ner i mätaren tillsammans med regnet. Därför är regnmätare på väderstationer placerade på en nivå på ca 1 m ovanför marken. För att säkerställa att nederbördsnivån inte påverkas av omgivningarna, bör regnmätaren placeras långt från exempelvis byggnader och träd. Minsta avstånd ska vara motsvarande höjden på regnmätaren. 4. Symboler på väderkartan De data som observeras i enskilda meteorologiska väderstationer avseende temperatur, moln, vind och nederbörd placeras på väderkartan, för att få en översikt över vädersituationen för ett större område. Välkända symboler finns: på olika väderkartor som visas i TV och i tidningar. på officiella väderkartor, där internationellt fastställda symboler används. Följande internationellt erkända symboler används i väderrapporter som finns i tidningarna: Graden av molnlighet anges med motsvarande svarta segment av en cirkel. Man skiljer mellan: halvklart Lite moln klart mulet molnigt

32 Nederbörden visas som en symbol bredvid cirkeln. Regn Snö Dagg Tillägg med denna symbol betyder skurar, d v s Regnskurar Duggregn Hagel Dimma Frost Iskorn åska Exempel: Temperatur: 8 C, Vindhastighet: 45 km/h, Vindstyrka: 6, Vindriktning: NV, Molnighet: molnigt, Nederbörd: Regn.

33 Temperatur: 20 C, Vindhastighet: o km/h, Vindstyrka: 0, Vindriktning: -, Molnighet: Klart, Nederbörd: -. På väderkartan sammanbinder meteorologerna platser med samma lufttryck med en linje som kallas isobar; lufttrycket skrivs på denna linje. Isobarerna anger områden med högt och lågt lufttryck. 1 Temperaturtabell för en vecka Mätplats Plats för mätning: Tid för mätning: Veckodag Datum Temperatur

34 Över 0 C (+, plus) 0 C Under 0 C (-, minus)

35 2 Väderobservationstabell för två veckor ( k o p i e r a t v å g å n g e r f

36 ö r f y r a v e c k o r ) V e c k o d a g D a t u m

37 T e m p e r a t u r G r u m l i g h e t

38 V i n d r i k t n i n g V i n d s t y r k a N e d e r b ö r d s t y p

39 N i v å i m m S y m b o l e r

40 Molnighet Vindstyrka Klart Lugnt Lite moln Svag vind Måttlig vind Halvklart Stark vind Molnigt Kuling Mulet Storm Nederbörd Regn Snö Duggregn Hagel Iskorn Dagg Frost Dimma

41 Åska Skurar 3 Meteorologiska vädersymboler Molnighet Klart, lite moln, halvklart, molnigt, mulet

42 Nederbörd Regn Snö Duggregn Hagel Iskorn

43 Dagg Frost Dimma Tillägg med denna symbol betyder "skurar", d v s: Regnskurar Åska Lugnt, röken stiger 0 Lugnt 0 vertikalt Riktning av vinden visas av 1 Svag luft 1-5 rök driften, men inte av vindens ledskenor 2 Svag bris 6-11 Vinden känns i ansiktet, lämnar prassel, vanliga ledskenor flyttas med vinden 3 Varsam bris Blad och små kvistar i konstant rörelse, vinden utvidgar flaggan 4 Måttlig bris Upphöjer damm och löst papper, små grenar flyttas Små löv träd börjar gunga, lätt krusning på inlandsvattnet

44 5 Färsk bris Stark bris Stora grenar i rörelse, visslingar i trådarna, paraplyer används med svårighet 7 Nära Kuling Hela träd i rörelse; besvär känns när du går mot vinden 8 Kuling Bryter kvistar från träd, kan vara svårt att ta sig framåt. 9 Svår Kuling Svaga strukturella skador inträffar (skorstenkrukor och Griffeltavlor bort). 10 Storm Sällan i inlandet, träd rotlösa, stora strukturella skador inträffar. 11 Våldsam storm Mycket sällsynt, åtföljas av mycket stora skado skador. 12 Orkan 118 och upp Ger största ödeläggelse Denna väder symbol är en kombination av:

45 En symbol för molnighet och En symbol för vind Riktningen på vindsymbolen visar från vilket håll det blåser från = vindriktning (här: NÖ vind)