JuFo 2014

Fast alle

Fast alle

Arbeitswelt

Elektronische Düngemittelüberwachung bei Zier- und Nutzpflanzen

Jessica Nowak, Melanie Fischer und Urs Urs Läpple

Jessica Nowak, Melanie Fischer und Urs Urs LäppleWie kann das Grundwasser und auch die Pflanzen vor einer zu hohen Nitrat Konzentration geschützt werden? Die beiden 15-jährigen Jessica Nowak und Melanie Fischer vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold und der 16-jährige Urs Läpple vom Katholischen Freien Gymnasium St. Meinrad in Rottenburg haben sich damit befasst, welche Art von Elektrolyten im Erdboden vorhanden sind, und wann es Sinn macht Pflanzen zu düngen oder gegebenenfalls das Düngemittel abzusetzen. Die Jungforscher haben heraus gefunden, dass mit Hilfe der Impedanzspektroskopie Düngemittelkonzentrationen bestimmt werden können.

Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein


Regionalsieg! 1. Platz im Fachgebiet Arbeitswelt

Nicht-Newtonsche Fluide und Schallschutz?

Dana Tran

Dana TranDie 17-jährige Dana Tran vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold hat sich zum Ziel gesetzt, das nicht-newtonsche Fluid Maisstärke mit Wasser zu untersuchen und eine Alternative zu herkömmlichen Schallschutzmauern (die aus Beton, Kunststoff oder Metall bestehen) zu entwickeln, da das Fluid bei Schalleinwirkung durch einen Basslautsprecher auch schlagartig fest wird. Untersucht wurde das Fluid unter anderem mithilfe von Kugeln und Lichtschranken, sowie mit High-Speed-Kamera-Aufnahmen.

Nicht-newton'sche Fluide besitzen die Eigenschaft unter bestimmen Bedingungen sowohl fest, als auch flüssig zugleich sein zu können. Bei geringer Druckeinwirkung (wie z. B. Luftdruck) verhalten sich die Fluide flüssig. Wird jedoch der Druck beispielsweise durch einen Faustschlag erhöht, werden sie schlagartig fest. Beispiele für nicht-newtonsche Fluide sind Treibsand, Blut, Ketchup oder auch Maisstärke mit Wasser.

Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein

 

Biologie

Wenn Federn zu Bienen werden – künstliche Bestäubung

Selin Cokurcu

Selin CokurcuVon den wichtigsten 100 Nutzpflanzen der Welt werden mehr als 70 von Bienen bestäubt. Bienen sind 30 Prozent der weltweiten Ernte indirekt zu verdanken. Im Süden Chinas gibt es schon seit Ende 1980 kaum noch Bienen. Dort bestäubt man mittlerweile mit der Hand. Grund genug für die 11-jährige Selin vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold unterschiedliche künstliche Bestäubungsarten zu untersuchen. Sie verwendete zum Beispiel Federn oder Wattestäbchen, mit denen sie die Blüten bestäubte. Selin untersuchte bei Lilien nach der erfolgreichsten künstlichen Bestäubungsmethode.

Betreuerin: Alina Renz

 

Mikrobiologisches Verfahren zur Herstellung von Erdgas

Jan Zudock, Luca Zipfel

Jan Zudock, Luca ZipfelWie kann man erneuerbare Energie für eine sichere und konstante Energieversorgung nutzen? Jan Zudock vom Otto-Hahn Gymnasium, Nagold und Luca Zipfel vom Christophorus Gymnasium, Altensteig suchten nach Möglichkeiten ungenutzten Windkraftstrom chemisch zu speichern. Am besten dafür geeignet hat sich Erdgas. Hierfür haben sie ein spezielles Verfahren entwickelt. Im ersten Schritt wird elektrische Energie über die Kolbe-Synthese in Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff umgewandelt. Im zweiten Schritt werden diese Produkte über einen Bioreaktor – durch Methanosarcina barkeri – in Erdgas umgeformt. Dieses Erdgas lässt sich dann direkt in das deutschlandweite Gasnetz einspeisen.

Betreuer: Bernd Kaiser, Alina Renz

 

Naturfarben

Marie-Christin Baum, Sarah-Jane Katz, Emilia Böpple

Marie-Christin Baum, Sarah-Jane Katz, Emilia BöppleDie Jungforscherinnen von der Christiane-Herzog-Realschule aus Nagold: Marie-Christin Baum (13 Jahre), Sarah-Jane Katz (13 Jahre) und die 12-jährige Emilia Böpple sind überzeugt, dass Farben und Farbstoffe für die Menschen in erster Linie schmückende und symbolische Funktionen haben. Sie haben aus verschiedenen Naturmaterialien selber Farben hergestellt. Anfangs haben sie mit Hilfe von Speisestärke, Wasser und Lebensmittelfarbe Kreide hergestellt. Zukünftig wollen die jungen Damen Farbstoff aus natürlichen Stoffen gewinnen.

Betreuer: Andreas Ade

 

Chemie

Immer der Nase nach – Extrahieren von Geruchstoffen

Carolin Köbele und Lisa Weiß

Carolin Köbele und Lisa WeißDie zündende Idee zu diesem Projekt kam Carolin Köbele und Lisa Weiß (beide 14 Jahre) vom Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold nach dem Lesen des Buches "Das Parfüm" von Patrick Süßkind. Es handelt sich um den Parfümier und Mörder Jean-Baptiste Grenouille, der den Geruch seiner Opfer zu konservieren versuchte. Die Jungforscherinnen probieren mit Hilfe der Destillation den Geruch aus gewöhnlichen und ungewöhnlichen Stoffen zu gewinnen. Sie haben herausgefunden, wie man Duftstoffe überhaupt extrahieren kann.

Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein

 

 

 

 

2. Platz im Fachgebiet Chemie

Warum und wie schnell wird Milch sauer?

Anna-Lena Zudock, Hugo Benz

Anna-Lena Zudock, Hugo BenzAnna-Lena Zudock (13 Jahre) und Hugo Benz (13 Jahre) beide vom Otto Hahn Gymnasium in Nagold führten temperaturabhängige Versuche mit Milch durch. Unter welchen Bedingungen wird Milch am schnellsten oder am langsamsten sauer? Über mehrere Tage hinweg untersuchten sie den pH-Wert der Milch bei unterschiedlichen Temperaturen mit einem pH-Meter. Dabei fanden sie eine Methode, wie der Begriff „sauer" wissenschaftlich definiert werden kann.

Betreuerin: Dana Tran


Regionalsieg! 1. Platz im Fachgebiet Chemie

Untersuchung von Metalllegierungen

Jasha Grüner

Jasha GrünerDer 11-jährigen Jasha Grüner vom Otto-Hahn-Gymnasium hatte sich zum Ziel gesetzt, aus Kupfer und Zinn Bronze herzustellen. Um das Verhalten von Metalllegierungen besser zu verstehen, hatte der Jungforscher Phasendiagramme von Zinn/ Zink- und Zinn/ Bismut aufgenommen. Zuerst wurden die Metalle in bestimmten Verhältnissen abgewogen (10% Zinn- 90% Zink…), und dann in einem speziellen Ofen bei bis zu 500°C geschmolzen. Danach bestimmte Jasha aus den Abkühlkurven die für das Phasendiagramm notwendigen Punkte (Breakpunkt und Arrestpunkt). Um Bronze herzustellen, wurde im Garten des JFZ ein spezieller Ofen aus Schamottesteinen gebaut, der Temperaturen bis 1100°C erreicht.

Betreuer: Prof. Klein


Regionalsieg! 1. Platz im Fachgebiet Chemie

Gingerol der Heilstoff des Ingwers

Valentin Graf

Valentin GrafMit diesem Projekt befasste sich der 14-jährige Valentin Graf von der Waldorfschule Uhlandshöhe aus Stuttgart. Valentin wollte herausfinden, was genau hinter der Wirkung von Ingwer steckt. Seine Recherchen ergaben, dass Ingwer eine Heilwirkung besitzt. Nach kurzem Forschen fand er heraus, dass der Scharfstoff Gingerol, gleichzeitig auch der Wirkstoff des Ingwers ist. Er hat diesen Stoff extrahiert und konzentriert, um ein Präparat in Tablettenform zu erhalten.

Betreuer: Theo Maulbetsch

 

 

 

Mathematik / Informatik

Regionalsieg! 1. Platz im Fachgebiet Mathematik

Mathematische Beweise für „Indisches“ Kopfrechnen

Luis Röhm und Benedikt Link

Luis Röhm und Benedikt LinkDie Schnelligkeit, mit der Rechnungen ausgeführt werden können haben die 11-jährigen Luis Röhm und Benedikt Link vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold fasziniert und überzeugt, sich mit der Vedischen Mathematik zu befassen. Durch Beweise konnten die beiden Jungforscher zeigen, dass diese Mathematikregeln komplett bei vielen Rechenmethoden funktionieren und angewendet werden können.

Betreuerin: Cosima Weber

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Physik

Eine umweltfreundliche und automatische Stadtbeleuchtung

Marcel Deuble, Antonio Krecic, Daniel Bartl

Marcel Deuble, Antonio Krecic, Daniel BartlMarcel Deuble (14), Antonio Krecic (15) und Daniel Bartl (16) von der Christiane-Herzog Realschule in Nagold haben ein „nachhaltiges Beleuchtungskonzept“ entwickelt. Den Jungforschern ging es darum, dass die Beleuchtung automatisch einschaltet, sobald es dunkel wird und ausschaltet, wenn es hell wird. Dabei erzeugen Solarzellen den Strom für die Beleuchtung. Tagsüber wird der Akku, der die Beleuchtung betreibt von Solarzellen geladen.

Betreuer: Andreas Ade

 

 

 

 

Regionalsieg! 1. Platz im Fachgebiet Physik

Einfluss der Oberflächenspannung auf die Fließgeschwindigkeit von Fluiden in Kapillaren

Luisa Rank, Sharina Kimura

Luisa Rank, Sharina KimuraLuisa Rank und Sharina Kumura vom Dröste-Hülshoff Gymnasium in Rottweil beobachteten das Verhalten von Flüssigkeiten in Kapillaren und stellten fest stellt, dass die Geschwindigkeit des Fluids von dem ausgeübten Druck, der Länge, dem Durchmesser der Kapillare und der Viskosität des Fluids abhängt. Dies geht auch aus der Hagen-Poisouille-Gleichung hervor, in welcher der ausgeübte Druck proportional zu dem Durchflussvolumen des Fluids durch die Kapillare dargestellt wird. Die 17-jährigen fragten sich, ob die Formel vollständig ist. Durch experimentelle Untersuchungen der Abhängigkeit des Durchflussvolumens von Durchmesser der Kapillare und Druck wurde eine Abweichung der experimentellen Ergebnisse von den theoretischen Ergebnissen, welche durch die Verwendung der bekannten Formel erhalten wurden, festgestellt. Daraus lies sich ableiten, dass eine Größe Einfluss auf die Fließgeschwindigkeit hat, welche bislang in der Hagen-Poisouille-Gleichung nicht vorkommt, die Oberflächenspannung. Lusia und Sharina versuchten nun den Einfluss der Oberflächenspannung zu definieren und in die bekannte Formel zu integrieren.

Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein


2. Platz im Fachgebiet Physik

Experimente mit Federn

Benjamin Graf

Benjamin GrafAls der 12-jährige Benjamin Graf von der Waldorfschule Uhlandshöhe in Stuttgart einmal seinen Kugelschreiber genauer unter die Lupe nahm, flog beim Aufschrauben auf einmal die Feder auf und davon. Dies machte ihn neugierig darauf, warum in der Feder eine solche Kraft steckt. Er stellte dabei fest, dass Federn oft auch an vielen anderen Stellen im Alltag zum Einsatz kommen. So fragte er sich, wie man die Eigenschaften von Federn beschreiben kann? Wie bei Gummi kann man die Federn durch eine Kraft ausdehnen bzw. verlängern und zusammendrücken. Benjamin wollte das zugrundeliegende physikalische Gesetz durch die Auswertung von Messungen herausfinden. Außerdem interessierte ihn die Frage, was passiert, wenn man gleiche Federn hintereinander bzw. parallel verbindet. Schließlich fand der Jungforscher heraus, dass die Schwingungsdauer nicht in einfacher Weise von Masse abhängt die an der Feder zieht, sondern auch von der Art der Feder und weiteren Faktoren.

Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein

 

Technik

E-Bass Eigenproduktion

Tim Braun, Tom Eckstein

TIMTOM-WA0005Der 14-jährige Tim Braun und der 15-jährige Tom Eckstein von der Friedrich-Boysen Realschule in Altensteig wollen mit Hilfe einer CNC-Fräse einen E-Bass Korpus und Hals herstellen. Später werden Korpus und Hals zusammen gesetzt, dann wird der E-Bass gefärbt und es werden weitere kleine Feinheiten korrigiert. Am Ende des Projektes werden die Elektronik eingebaut und die Saiten über die Brücke in die richtige Position gebracht. Nun heißt es nur noch stimmen und der Bass ist fertiggestellt.

Betreuer: Theo Maulbetsch und Prof. Dr. Uwe Klein

 

 

Elektronischer Höhlenforscher

Julian Bonfert

Julian Bonfert kopieDer 12-jährige Julian Bonfert vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold wollte einen Roboter bauen, der das Erforschen von Höhlen leichter macht. Um die Aufgabe zu lösen untersuchte er verschiedene Roboterbausätze (Lego Mindstorms und Fischertechnik ROBO TX). Auf die Idee ist er im Geschichtsunterricht in der Schule gekommen als er erfuhr, dass viele Leute beim Erforschen von Höhlen verschüttet wurden oder ums Leben gekommen sind.

Betreuer: Urs Läpple




 

Entwicklung eines selbststeuernden Autos

Jan Kreimeyer, Christoph Mast

Jan Kreimeyer, Christoph MastDer Spritverbrauch bei Autos kann durch die Fahrweise des Fahrers beeinflusst werden. Um diesen Faktor zu vermeiden und auch um schweren Unfällen vorzubeugen wollen die 16-jährigen Jan Kreimeyer, Christophorus-Gymnasium Altensteig und Christoph Mast, Hermann-Gundert Schule Calw, ein selbststeuerndes Fahrzeug entwickeln. Dieses sollte sich an den bereits vorhandenen Linien auf der Fahrbahn orientieren. Außerdem durch eine flüssige Fahrweise den Spritverbrauch regulieren und die Umwelt schonen. Als Basis diente den Jungforschern ein Robotermodell von C-Control, das sie mit C programmierten.

Betreuer: Wolfgang Köbele

 

 3. Platz im Fachgebiet Technik

Solarbetriebene Kühlbox

Salomon Winkler, Marcel Walz, Tobias Helber

Salomon Winkler, Marcel Walz, Tobias HelberDer 13-jährige Salomon Winkler, der 14-jährige Marcel Walz beide vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold und der 13-jährige Tobias Helber von der Christiane-Herzog Realschule in Nagold werden zukünftig „ihre“ Kühlbox mit Solarenergie betreiben. Mit der gewonnenen Energie können die Jungforscher dann kühlen, was gekühlt werden muss. Außerdem bauten die Jungs einen Akku ein, der sich bei hoher Einstrahlung (also viel Energie) auflädt! So wurde das Abkühlen nach dem Sonnenbaden deutlich einfacher! Sie versuchten mit Hilfe einer elektronischen Schaltung die unterschiedlichen Spannungen aneinander anzupassen.

Betreuerin: Ann-Kathrin Krauss

 

E-Liner

Tom Sommer, Julian Nasarov, Lukas Männchen

Tom Sommer, Julian Nasarov, Lukas MännchenDie Tüftler haben sich etwas Neues ausgedacht, was dem E-Bike Konkurrenz bieten könnte. Bei den „E-Linern“ handelt es sich um elektrisch betriebene Inliner. Der 14-jährige Tom Sommer, der 15-jährige Julian Nasarov und der 16-jährige Lukas Männchen, Schüler der Christiane-Herzog Realschule in Nagold konstruierten Inliner mit verschiedenen elektrischen Motoren. Die Inliner wurden entsprechend umgebaut. Die Aluminiumschiene an der die Räder befestigt sind, musste ausgetauscht werden um den Elektromotor befestigen zu können. Der Elektromotor wird mit zwei 12 Volt-Batterien angetrieben, die am Unterschenkel befestigt sind.

Betreuer: Andreas Ade, Prof. Dr. Uwe Klein

 

Herstellung-Speicherung-Nutzung von Wasserstoff für umweltfreundliche Fortbewegung

Dominik Zelenak

Dominik ZelenakDer 15-jährige Dominik Zelenak von der Christiane-Herzog Realschule in Nagold wollte ein Hybrid-Modellauto bauen. Der Wasserstoff wurde mit Hilfe von Solarzellen (auf einer Art Carport) hergestellt und in einem Tank mit Hilfe von Wasserdruck gespeichert. Die Wasserstofftanks konstruierte er selbst und baute sie mit dem Elektromotor und den Brennstoffzellen auf das Auto. Sein Ziel war es, Wasserstoff klimaneutral herzustellen, mit einfachen Mitteln zu speichern umso das Modellauto mit Energie zu versorgen.

Betreuer: Andreas Ade, Prof. Dr. Uwe Klein

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Warnsystem für Geisterfahrer

Alexandra Haizmann, Marco Goll

Alexandra Haizmann, Marco GollAlexandra Haizmann (17) und Marco Goll (19) von der Gewerblichen Schule in Nagold sind den Geisterfahrern auf der Spur. Laut Bundesanstalt für Straßenwesen kommt es in Deutschland durch Geisterfahrer jährlich bis zu 80 Unfällen. Eine Signalanlage soll den Geisterfahrer auf den Irrtum aufmerksam machen und die anderen Verkehrsteilnehmer warnen, zudem könnten diese Signale bei elektronisch gesteuerten Fahrzeugen verwendet werden, damit ihre Maximalgeschwindigkeit begrenzt wird. Über Sensoren werden die Geisterfahrer ermittelt und die Daten mittels Mikrocontroller verarbeitet.

Betreuer: Kilian Kronimus

 

 

Magnetschwebeexperiment

Uli Braun, Stefan Wahl

Uli Braun, Stefan WahlDie beiden 14-jährigen Tüftler Uli Braun und Stefan Wahl vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold haben eine Stahlkugel mit Hilfe eines selbstgewickelten Elektromagneten zum Schweben gebracht. Den Elektromagnet steuern sie mit Lichtschranken, die die Position der Stahlkugel erfasst. Der Magnet und die Lichtschranken wurden auf einem speziellen Gestell montiert.

Betreuer: Bernd Laquai, Prof. Dr. Uwe Klein

 

 

 

 

2. Platz imFachgebiet Technik

Bau eines Metall 3D-Druckers

Wolfgang Köbele, Marvin Kaiser

Wolfgang Köbele, Marvin KaiserDer 3D-Druck ist bereits weit verbreitet. Man kann schon für wenig Geld Teile aus Plastik fertigen und benutzen. Doch mit Metall ist diese Technik noch kaum bekannt. Die beiden 18-jährigen Wolfgang Köbele, DHBW-Horb und Marvin Kaiser, Gymnasium Balingen haben sich an den Bau eines solchen Druckers mit dem selektiven Lasersinterverfahren gewagt. Dabei wird eine dünne Metallpulverschicht nach der anderen auf einen Bearbeitungstisch aufgetragen und an den Stellen, die später das Werkstück bilden mittels Laser verschweißt. Die Anwendungen hierfür sind vielfältig: im Maschinenbau, sowie in der Anfertigung spezieller Werkstücke.

Betreuer: Theo Maulbetsch, Prof. Dr. Uwe Klein

 

Bolzenschutz für das Auto

Florian Schmidt, Mats Raaf

Florian Schmidt, Mats RaafFlorian Schmidt (11) vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold und Mats Raaf (9) vom Paul-Klee-Gymnasium in Rottenburg erforschten einen intelligenten Aufprallschutz für Autos. Sie bauten einen zusätzlichen Raum vorne und hinten an ein Auto. In diesem Raum befindet sich eine Hülse, die mit einer Feder bestückt ist. Bei einem Aufprall des Autos wird die Feder durch einen Bolzen zusammen gedrückt. Mit Kabelbindern wird verhindert, dass die Feder wieder zurückspringt. Den Raum verkleiden sie mit einem Material, das dehnbar ist.

Betreuerin: Rita Weippert

 

 

 

Machbarkeitsstudie für den Bau eines Handanzeigegerätes für den industriellen Einsatz

Clemens Stetter, Niklas Reinhard

Clemens Stetter, Niklas ReinhardDie Arbeit des 13-jährigen Clemens Stetter und des 14-jährigen Niklas Reinhard, beide vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold beschreibt die Auswahl eines Grundsystems anhand vorgegebener Anforderungen, den Testaufbau, dem Einspielen vorgefertigter Testbeispiele und dem Nachweis von deren Funktion. Der Microcontroller soll später selbst programmiert werden.

Betreuer: Dr. Konrad Kern

 

 

 

 

 

 

Berührungslose optische, oberflächenunabhängige Präzisions-Distanzmessung

Florian Doll, David Waidner

Florian Doll, David WaidnerBisherige Verfahren zur Lackdickenmessung benötigen eine Berührung der Oberfläche. Die beiden 15-jährigen Florian Doll und David Waidner vom Otto-Hahn Gymnasium in Nagold wollten mit Unterstützung der Firma Fischer aus Sindelfingen ein berührungsloses Verfahren zum Bestimmen der Dicke von nassen Lackschichten entwickeln. Dazu haben sie ein Ersatzteil für ein handelsübliches CD-Laufwerk verwendet, das eine optisch-basierende und somit berührungsfreie Distanzmessung ermöglicht. Das Bauteil wird normalerweise genutzt, um den Lesekopf auf konstanter Entfernung zur CD zu halten. Der erste Schritt war dabei das verwendete Ersatzteil kontrolliert anzusteuern, die ausgehenden Signale des Bauteils zu verarbeiten und die mögliche Präzision des Verfahrens zu bestimmen.

Betreuer: Thomas Rometsch

 

 

Cooki-E-Nose

Liza Wettstein, Emma Klug

Liza Wettstein, Emma KlugDie Mütter von Liza Wettstein ( ) vom St. Agnes Gymnasium in Stuttgart und Emma Klug ( ) vom Friedrich-Eugen Gymnasium in Stuttgart, beschwerten sich immer wieder, weil ihnen der Kuchen anbrannte. Unsere Jungforscherinnen kamen deshalb auf die Idee, eine Nase zu bauen, die ihren Müttern rechtzeitig ansagt, wann der Kuchen fertig ist. Diese Nase nannten die Tüftlerinnen Cooki-e-nose. Übersetzung: Keks-Elektronic-Nase.

Betreuer: Bernd Laquai

 

 

 

 

Ein ferngesteuertes Windrad

Aron Barta

Aron BartaMit der Entwicklung eines ferngesteuerten Windrades hatte sich der 15-jährige Aron Barta vom Hebel-Gymnasium in Pforzheim befasst. Sein Ziel war es, das Windrad energie-effizienter zu gestalten. Wenn man ein Windrad während des Gebrauchs steuern kann, also die Gradeinstellung aller Rotorblätter verändern kann, kann man immer die individuell der Situation angepasste maximale Leistung erreichen. Warum also darauf verzichten?

Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein