STEMSTEMMISSIONEMISSIONE

CIENZAS ATEMATICAMNGEGNERIAI

SCIENZA:CHE PASSIONE!

ECNOLOGIAT

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Sommario Benvenuto nella missione STEM!.....6

Piante.....................................................8Provac i a casa: Testa la fog l ia !

Incredibili animali..............................10

Reti alimentari....................................12Provac i a casa: La tua catena a l imentare

Corpo umano......................................14Provac i a casa: I tuo i fantast ic i occh i !

Respirazione e circolazione............16Provac i a casa: Tenere i l batt i to

Super cellule.......................................18Provac i a casa: Ce l lu le in az ione

Il genio dei geni.................................. 20Provac i a casa: Bambin i con le b ig l ie

Adattamento ed evoluzione........... 22

Incredibili atomi................................ 24Provac i a casa: Mode l lo in sca la de l l ’atomo

Elementi straordinari................... 26Provac i a casa: Indag ine su l la tavo la per iod ica

Molecole e composti..................... 28Provac i a casa: Crea de l le mo leco le con i marshmal low

Un bel mix!....................................... 30Provac i a casa: Separare i l sa le da l la sabb ia

Acidi e basi...................................... 32Provac i a casa: Crea i l tuo ind icatore d i pH

Reazioni chimiche.......................... 34Provac i a casa: Crea un dent i fr ic io per e lefant iProvac i a casa: L ’uovo nudo

Stati della materia.........................36Provac i a casa: So l levatore d i gh iacc io

Forza di gravità.............................. 38Provac i a casa: Oggett i in caduta

Scintille e volt................................. 40Provac i a casa: P iegare l ’acqua

Magia magnetica........................... 42Provac i a casa: Costru isc i la tua busso la

Scherzo della luce......................... 44Provac i a casa: Una mat ita f less ib i leProvac i a casa: Crea un arcoba leno

Suona alla grande......................... 46Provac i a casa: Suona i l tuo strumento mus ica le

Muoviamoci.................................... 48Provac i a casa: Rampe per auto

Calore e temperatura.................. 50Provac i a casa: F lusso d i ca lore in az ione

Rocce e fossili................................. 52Provac i a casa: D iventa un geo logo

Vulcani e terremoti....................... 54Provac i a casa: Costru isc i i l tuo vu lcano

Gli oceani........................................ 56Provac i a casa: Costru isc i una pozza d i marea

Acqua, acqua dappertutto!......... 58Provac i a casa: La p iogg ia in un b icch iere

Occhio al meteo............................. 60Provac i a casa: Costru isc i i l tuo segnavento

La luna............................................. 62Provac i a casa: D iar io lunareProvac i a casa: Crea i tuo i crater i

I pianeti........................................... 64Provac i a casa: I l perché de l le orb ite

Il Sole............................................... 66Provac i a casa: Costru isc i la tua mer id iana

Le stelle.......................................... 68Provac i a casa: Avv ista una coste l laz ione Provac i a casa: I co lor i de l le ste l le

La chimica che è in te.................. 70Provac i a casa: Estrarre i l DNA da una banana

Notevole biomedicina.................. 72Provac i a casa: Sper imentare co i batter i

Biotecnologia da non credere.....74Provac i a casa: B iotecno log ia : buona o catt iva?

Glossario.........................................76

Indice............................................... 78

Biologia Chimica Fisica Scienze della Terra e dello spazioCATEGORIE

GENERALI

Biotecnologia Biochimica Biomedica

76

Benvenuto nella missione STEM!

Tante persone non se ne rendono conto , ma ne l la nostra v ita quot id iana s iamo sempre sc ienz iat i . . . Ha i ma i tentato d i cambiare l ’ora in cu i suona la svegl ia per vedere se a lzandot i pr ima o dopo t i sent ira i p iù o meno svegl io? Questo è un esper imento . Ha i ma i provato a fare una strada d iversa per andare da un tuo amico per vedere se è p iù ve loce? Anche questo è un esper imento . Sei g ià uno scienziato!

I n questo l ibro esp lorera i c iò che la sc ienza c i ha detto su l funz ionamento de l mondo . C i sono tant i esper iment i e att iv i tà da provare: vedra i in pr ima persona quanto è incred ib i le ! Potrest i essere lo sc ienz iato che un g iorno r iso lverà uno de i nostr i m ister i p iù grand i ! Con tanto lavoro e determinaz ione, non c ’è propr io a lcun mot ivo perché non possa succedere . Sogna in grande, e buona fortuna!

In ingegneria si risolvono i problemi per creare strutture e macchine straordinarie.

La Scienza è quello che succede quando le persone curiose si fanno delle domande. La sc ienza è lo stud io de l mondo che c i c irconda . A l la base c ’è i l tentat ivo d i cap ire come funz ionano la Terra e l ’un iverso . La sc ienza è a l centro de l la nostra v ita moderna, da l la med ic ina p iù a l l ’avanguard ia a i nuov i smartphone, da l la r icerca de l la v ita su a ltr i p ianet i a l la protezione degl i ocean i da l l ’ i nqu inamento . Non è so lo un ins ieme d i fatt i e invenzion i ; è un modo d i pensare . G l i sc ienz iat i non prendono per vera la paro la d i qua lcuno: fanno prev is ion i e svo lgono esper iment i per cercare d i cap ire cosa succede davvero . La sc ienza s i d iv ide in tante branche d iverse . Esp lor iamo le :

Ol iv ia è un ingegnere incred ib i le : a l l ’età d i tre ann i ha

costru ito i l suo pr imo grattac ie lo (fatto d i b iscott i per

can i ) . Ha scoperto Clark mentre v is i tava le p iramid i d i G iza .

Lewis , grande pat ito d i tecno log ia , sogna d i sa l i re

su l la pr ima astronave d iretta su Marte . Ha costru ito

Vio let , un robot gen ia le , r ic ic lando r i f iut i .

Nella tecnologia si sviluppano prodotti e strumenti per migliorare il nostro mondo.

TECNOLOGIA

Lewis e Vio let

INGEGNERIA

Sophie, un genio della matematica, ha stupito la sua classe scoprendo il

rapporto tra amanti dei popcorn e adoratori di biscotti. Pierre è il suo

supporto computerizzato. Con le sue abil ità informatiche potrebbe

risolvere il mistero dei numeri primi.

Sophie e P ierre

MATEMATICA

I l super sc ienz iato Carlos è esperto d i supernove, grav ità e

batter i . El la è la sua ass istente in laborator io . Car los sta

organ izzando un v iagg io in Amazzon ia , dove E l la potrà

raccog l iere , organ izzare e conservare dat i !

SCIENZA

Nella scienza si indaga il mondo che ci circonda.

Carlos e E l la

O l ive e Clark

Siamo la squadra STEM, e stiamo per introdurti al meraviglioso mondo di queste discipline: Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica. Nella serie Missione STEM c’è un libro su ciascuna di queste affascinanti materie, e noi siamo qui per guidarti alla loro scoperta. Attraverso le discipline STEM, con esempi ed esperimenti presi dalla vita reale, sarà più facile mettere in relazione queste materie con il mondo che ti circonda. Vogliamo aiutarti a scoprire che puoi scegliere di essere quello che vuoi: uno scienziato, un ingegnere, un tecnologo o un matematico. Diamo un’occhiata da vicino....

Biologia Lo studio degli esseri viventi .

Fisica Lo studio dell ’energia e

delle forze.

Scienze della Terra e dello Spazio Lo studio del nostro pianeta

e dell ’universo.

Biochimica Lo studio dei processi chimici degli esseri

viventi .

Biomedicina Lo studio degli esseri viventi per trovare

cure mediche.

Biotecnologia Lo studio e l ’uso delle parti

degli esseri viventi per real izzare altri prodotti .

Chimica Lo studio delle sostanze

che compongono la materia.

Nella matematica si esplorano i numeri, le misure e le figure.

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PROVACI A CASA

CON LEBAMBINIBIGLIE

La maggior parte del le persone è d’accordo nel d ire che le possib i l i tà che un bambino sia maschio o femmina sono sempre le stesse. Un concetto basi lare vis ib i le in questo sempl ice gioco. Con quanta frequenza trovi una femmina? E un maschio?

Il genio dei geniTi sei mai chiesto perché non abbiamo tutti i capelli e gli occhi dello stesso colore? O perché alcune persone sono più alte di altre? Ereditiamo questi tratti dai nostri genitori, che ci trasmettono i loro geni.

GENI I geni si trovano nel le cel lu le . Danno istruzion i su come queste devono comportarsi . Sono fatt i d i una sostanza chiamata acido desossir ibonucleico (DNA) , a forma di scala attorcig l iata, che i b io logi chiamano doppia el ica . C iascun f i lamento del la scala è formato da paia di sostanze chimiche chiamate basi .

qual è la GRANDE idea?

CHE COSA SUCCEDE?

CROMOSOMII geni s i organizzano in lunghi f i lament i d i DNA chiamati cromosomi . Gl i esser i umani normalmente hanno 23 coppie di cromosomi , e in ciascuna coppia c’è un cromosoma di ciascun genitore. Una coppia in part icolare stabi l isce che tu sia maschio o femmina. Se da ciascun genitore prendi un cromosoma X sei una femmina, invece con un cromosoma X dal la tua mamma e un cromosoma Y dal tuo papà sei un maschio .

CHI ERA FRANKLIN?Rosal ind Frankl in (1920-1958) è stata una chimica inglese. Fece important i scoperte sul la struttura del DNA e ne scattò la pr ima fotograf ia, contr ibuendo a confermarne la forma a doppia el ica.

1 Con la penna scriv i “MAMMA” su uno dei b icchier i e “PAPÀ” sul l ’a ltro .

2 Metti due bigl ie dello stesso colore nel bicchiere con la scritta “MAMMA”. Rappresentano i due cromosomi X femmini l i .

3 Mett i due big l ie d i colore diverso nel b icchiere con la scr itta “PAPÀ”. Rappresentano i cromosomi X e Y maschi l i .

MAMMA

MAMMA

PAPÀ

PAPÀ

4 Chiud i gl i occhi ed estrai a caso una big l ia dal b icchiere “MAMMA” e una dal b icchiere “PAPÀ” per fare un “bambino” .

5 Scriv i la combinazione di cromosomi che hai ottenuto (XX o XY) e annota se corr ispondono a un maschio o a una femmina.

XY

Dovrest i aver ottenuto un numero simi le d i femmine e maschi . Le probabi l i tà che un bambino sia femmina (o maschio) sono quasi 50:50. Non importa se due genitor i hanno avuto cinque femmine di f i la , se avranno un altro bambino hanno comunque quasi i l 50% di possib i l i tà che sia maschio .

Avrai bisogno di:✔ Tre big l ie del lo stesso colore

✔ Una big l ia d i d imension i s imi l i e colore diverso

✔ Due bicchier i d i carta

✔ Carta e penna

6 R imett i le b ig l ie nei b icchier i e r ipet i questo esper imento almeno 20 volte. Quant i maschi e quante femmine hai ottenuto?

COME FUNZIONA?

paia di basi

DNA

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12

13 14 15

XX FEMMINA

23

16 17 18

19 20 21 22

CROMOSOMI UMANI

In casi molto rar i , i bambin i possono nascere con combinazion i d i cromosomi d iverse da XX e XY. La sindrome di Kl inefelter è una malatt ia in cui un bambino maschio ha un cromosoma X in p iù . Nel la s indrome di Turner, invece, una femmina ha un solo cromosoma X anziché due. Entrambe queste malatt ie possono impedire a chi ne è affetto di avere bambin i in modo naturale . A volte un maschio ha un cromosoma Y e una femmina un cromosoma X in p iù . Quest i bambin i possono diventare più alt i del la media .

XY MASCHIO

INDROME DI KLINEFELTER SINDROME DI TURNER SUPERMASCHIO SINDROME DELLA TRIPLA X

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Molecole e compostiCome dei supereroi, gli atomi e le cellule uniti possono essere più potenti! Scienziato, andiamo a scoprire cosa succede quando più atomi si legano e diventano molecole e composti.

CHE COSA SUCCEDE?

ELETTRONINel l ’atomo, gl i e lettron i ruotano intorno al nucleo al l ’ interno di involucr i . Nel l ’ invo lucro interno c’è spazio solo per due elettron i . In quel lo esterno, invece, per otto. Perciò un atomo di ossigeno, formato da otto elettron i ne ha due nel pr imo e sei nel secondo.

IN ORBITA

MAGNIFICHE MOLECOLEUn atomo tenterà sempre di riempire i propri involucri di elettroni . Un modo per farlo è condividere elettroni con altri atomi. All ’ossigeno ne mancano due nell ’ involucro esterno, ma se due atomi di ossigeno si uniscono e diventano una molecola possono condividere i loro elettroni e riempire i buchi.

qual è la GRANDE idea?

Meravigliosa acqua L’ossigeno può trovare i suoi due elettron i mancant i legandosi con due atomi d i idrogeno con un elettrone ciascuno. Si ott iene così una molecola chiamata H2O, o acqua. Una molecola formata da due o p iù element i s i chiama composto.

CHI ERA PAULING?Linus Paul ing (1901-1994) è stato un chimico americano. Nel 1954 vinse i l premio Nobel per la chimica per i l suo lavoro sui legami chimic i .

PROVACI A CASA

CREARE DELLE

CON I MARSHMALLOWMOLECOLEAlcune del le sostanze più comuni non sono element i , ma compost i : mater ia l i formati da almeno due t ip i d i atomi un it i tra loro. In questa att iv ità puoi usare i marshmal low al posto degl i atomi per creare dei compost i a tua scelta!

Avrai bisogno di:✔ Un sacchetto di marshmal low di color i d iversi

✔ Qualche bastoncino da cocktai l

1 Ecco come appare la struttura del l ’acqua (H2O) rappresentata attraverso i marshmal low.

2 Prova a costru ire al lo stesso modo un model lo dei seguent i compost i .

STRUTTURA DI UN ATOMO DI OSSIGENO

elettrone nel l ’ involucro esterno

neutrone (azzurro)

IN REALTÀ...

AMMONIACA (NH3 – un atomo di azoto e tre atomi d i idrogeno)METANO (CH4 – un atomo di carbonio e quattro atomi d i idrogeno)ANIDRIDE CARBONICA (CO2 – un atomo di carbonio e due atomi d i ossigeno)

IN REALTÀ...

idrogeno

ossigeno

fiocchi di neve I f iocchi d i neve sono cr istal l i compost i da mi l iard i

d i molecole d’acqua. Vist i a l microscopio, non hanno tutt i lo stesso aspetto, perché quando cadono a terra non

passano tutt i attraverso la stessa temperatura del l ’ar ia o la stessa umid ità, quind i s i formano in modo leggermente

diverso.

idrogenoO2

protone (rosso)

IN REALTÀ...

elettrone nel l ’ involucro interno

IN REALTÀ...

Legame covalente e ionicoEsistono due modi in cui gl i atomi possono legarsi per dare vita a dei compost i . I l legame covalente si ha quando condiv idono elettron i . Ma c’è anche un altro modo: nel legame ion ico, un atomo lascerà al suo partner alcun i e lettron i estern i .

Legame ion ico tra atomi d i sodio (a sin istra) e cloruro (a destra) per formare i l cloruro di sodio (sale)

Legame covalente tra due atomi d i

ossigeno

O ONa

Na Cl

ClO O

Na

Na Cl

Cl