Jugend Forscht 2015

Arbeitswelt

Elektronsiche Düngemittelüberwachung bei Zier-Und Nutzpflanzen
Urs Läpple, Jessica Nowak (15), Melanie Fischer
Prof. Dr. Uwe Klein
Urs Läpple, 17 Jahre, Freies Katholisches Gymnasium Rottenburg, Jessica Nowak, 15 Jahre, Anne-Marie-Lindner Schule Nagold und Melanie Fischer, 16 Jahre, vom Otto-Hahn-Gymnasium Nagold wollen herausfinden, welche Art von Elektrolyten im Erdboden vorhanden sind. Ziel ist aufzuzeigen, wann die Pflanzen nachgedüngt werden müssen oder wann das Düngemittel abgesetzt werden kann. Vor allem das Grundwasser, aber auch die Pflanzen können damit vor einer zu hohen Nitratkonzentration geschützt werden. Die Jungforscher wollen mit Hilfe der Impedanzspektroskopie nachweisen, welche Düngemittel/Salze im Erdboden vorhanden sind bzw. fehlen. Durch die Optimierung der Messmethoden sowie die Testmessungen selbst, können die Jugendlichen ein vielsagendes Ergebnis zeigen.
Haftender Beton an Schalungen, kann man dies verhindern?
Valentin Graf
Theo Maulbetsch
Bei der Verschalung von Beton benutzt man Verschalungsplatten aus Metall und Polypropylen. An den Verschalungen bleibt jedoch nach dem Aushärtevorgang sehr viel Beton haften. Um die Verschalungsplatten wieder verwenden zu können, muss man diese Reinigen. Dies machte sich der 15jährige Valentin Graf von der freien Walddorfschule Stuttgart zur Aufgange, eine Bschichtung zu entwickeln, um die Haftung an den Verschalungsplatten zu verhindern. Hierzu testete Valentin verschiedene Beschichtungen sowie Lacke und entwickelte Testverfahren um diese zu vergleichen. Der Jungforscher hofft mit diesen Beschichtungen und Lacken die Säuberung zu erleichtern oder sogar ganz umgehen zu können.
Wie gefährlich ist W-Lan wirklich?
Bill Hu
Prof. Dr. Uwe Klein, Wolfgang Köbele
Der 15-jährige Bill Hu, aus dem Otto-Hahn-Gymnasium Nagold; weiß, dass die Menschen fast überall großen Mengen von Strahlen ausgesetzt sind. Egal ob W-Lan, Radio oder Mobilfunk, diese sind alle wichtige Bestandteile unseres Alltags geworden. Sind diese Strahlen wirklich so ungefährlich? Was können diese Strahlen, die wie UV- und Röntgenstrahlung elektromagnetische Wellen sind, mit uns machen? Bill Hu hat schon herausgefunden, dass W-Lan und Mikrowellen aus dem Mikrowellenherd die gleiche Frequenz haben!
Verbesserung einer Kläranlage mit eingebauter Hormonentfernungseinheit
Florian Kern, Leon Ranger, Yannik Kern
Johanna Senst
Florian Kern, 14 Jahre, aus dem Christophorus Gymnasium, Leon Ranger, 14 Jahre, und Yannik Kern, 13 Jahre, aus der Friedrich Boysen-Realschule Altensteig haben in einem Zeitungsartikel gelesen, dass Kläranlagen Hormone nicht filtern können, und so viele männliche Fische zu Weibchen werden. Die Jungforscher haben eine Kläranlage gebaut und untersuchten verschiedene Reinigungsverfahren um Hormone aus dem Wasser zu filtern.
Die Kakaomaschine
Julian Bonfert
Urs Läpple
Julian Bonfert, 13 Jahre, aus dem Christophorus Gymnasium Altensteig, hat eine Kaffeemaschine genauer untersucht und überlegt nach diesem Muster eine Kakaomaschine zu bauen. Jedoch entschied sich Julian am Ende dafür, die einzelnen Herstellungsschritte eher herkömmlich zu gestalten: Kakao in warme Milch einrühren und über ein Ventil in eine Tasse ablassen.

Biologie

Annuschka, Cherie, Bintje – Welche ist die Beste für Sie???
Benedikt Schaber, Benedikt Becht
Janine Skauradszun, Anne Hugger
Benedikt Schaber, 12 Jahre, und Benedikt Becht, 11 Jahre, aus dem Keppler-Gymnasium in Freudenstadt haben sich mit dem Thema „Keimung der Kartoffel“ auseinandergesetzt. Herausfinden wollten die beiden Schüler, wo sich Kartoffeln am besten lagern lassen und warum das so ist. Die Jungforscher fragten sich, ob es Unterschiede gibt, wenn die Kartoffelsorte als mehlig kochend, festkochend oder vorwiegend festkochend bezeichnet wird. Außerdem wollten die Beiden herausfinden ob Bio-Kartoffeln anders keimen und warum die Kartoffeln unterschiedlich rasch keimen.
Eine neue und effiziente Vorbereitung des Lebensraums von Methanbildnern
Johanna Weiß, Sarah Rösler
Prof. Dr. Uwe Klein
Johanna Weiß und Sarah Rösler, beide 17 Jahre, aus dem Otto-Hahn-Gymnasium Nagold haben mithilfe anaerober Archaen (Methanbildner) elektrischer Energie in Methangas umgewandelt. Im ersten Schritt wurde die elektrische Energie in Wasserstoff umgewandelt. Im zweiten Schritt folgte dann die Umwandlung des Wasserstoffes in Methangas, mithilfe der anaeroben Archaen. Diese Archaen müssen in einer sauerstofffreien Nährlösung gezüchtet werden. Deshalb entwickeln und erproben die Jungforscherinnen hierfür ein neues Verfahren, welches mit Einfrier-Auftau-Zyklen funktioniert.

Chemie

Untersuchung der katalytischen Spaltung von Polyethylen
Jasha Grüner
Prof. Dr. Uwe Klein
Jasha Grüner, 12 Jahre, aus dem Otto-Hahn-Gymnasium hat herausgefunden, dass die katalytische Zersetzung von Polyethylen mit Sand als Katalysator funktioniert. Um diese Reaktion genauer zu untersuchen, hat Jasha die Abhängigkeit der Entstehung der Zersetzungsprodukte von der Sandkonzentration und der Reaktionsdauer mittels eines Gaschromatographen gemessen. Der Jungforscher hat ein einfaches Gerät entwickelt, dass es ermöglicht dezentral Plastikmüll in wertvolle Rohstoffe aufzuspalten, ohne die Umwelt zu schädigen.
Vergleich von Parfums und ihren Plagiaten
Carolin Köbele, Lisa Weiß
Prof. Dr. Uwe Klein
Carolin Köbele, 15 Jahre, und Lisa Weiß, 14 Jahre, beide vom Otto-Hahn-Gymnasium Nagold fragten sich wo eigentlich der Unterschied zwischen Original Parfums und Fälschungen liegt.

Die Technik des Gaschromatographen ermöglicht Carolin und Lisa die Unterscheidung der Inhaltstoffe verschiedener organscher Gemische. Selbst kleinste Mengen sind hierbei nachweisbar. Die Jungforscherinnen konnten im Verlauf ihres Projektes durch Versuchsreihen mit Original-Parfums und ihren Fälschungen mögliche Gemeinsamkeiten und Unterschiede herausarbeiten.

Mathematik/Informatik

GPS-Ortungsgerät "Made in Germany"
Philipp Swoboda
Wolfgang Köbele
Der 19-jährige Philipp Swoboda aus der Gewerblichen Schule in Nagold will mit GPS-Tracking mehrere GPS-Positionen einer Route aufzeichnen. So wird in einem festgelegten Zyklus, zum Beispiel alle 10 Minuten, die Position aufgenommen und gespeichert oder an einen Server geschickt. Ziel ist es, ein auf Effizienz und Qualität ausgelegtes GPS-Trackinggerät zu entwickeln. Anders als bei Smartphones, welche meist auch über eine solche Funktion verfügen, zeichnet sich dieses Gerät durch eine deutlich bessere Akkulaufzeit und Robustheit aus. Die ermittelten Positionsdaten werden über das Handynetz an einen zentralen Server übermittelt und anschließend ausgewertet. Anschließend ist geplant, das Gerät unter dem Name „WeSpot“ zu vermarkten.
Mathematische Töne
Luis Röhm, Benedikt Link
Cosima Weber
Die 12-jährigen Siebtklässler des Otto-Hahn-Gymnasiums Luis Röhm und Benedikt Link, versuchen Töne graphisch darzustellen und diese dann hinsichtlich der enthaltenen Frequenzen mathematisch zu analysieren.

Dazu benötigen die Schüler Kenntnisse über die Sinusfunktion, die sie noch nicht kannten. Um dann Töne untersuchen zu können, wurden diese mit Hilfe eines Mikrofons am Oszilloskop dargestellt. Dann wurden die enthaltenen Frequenzen herausrechnet.
Temperaturmessung unter Verwendung einer Profilschinenführung
Niclas Reinhard, Clemens Stetter
Dr. Konrad Kern
Niclas Reinhard, 15 Jahre, und Clemens Stetter, 14 Jahre, beide Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums in Nagold planen mithilfe einer sehr genauen Profilschienenführung der Firma Schneeberger, ein sehr genaues Thermometer zu bauen. Dies soll auf der Ausdehnung der Profilschiene aufbauen und dann mithilfe eines Programmes in die Temperatur umgewandelt werden.

Physik

Wichtige physikalische Parameter bei Wasserrädern
Mats Raaf
Julius Krause
Mats Raaf, 11 Jahre, aus dem Paul-Klee Gymnasium in Rottenburg will herausfinden welche physikalischen Parameter bei einem Wasserrad wichtig sind. Dafür hat Mats ein Wasserrad gebaut bei dem der Durchmesser eingestellt werden kann. Anschließend hat der Schüler die Kräfte und die Leistung bei verschiedenen Durchmessern gemessen.
Deine Stimme – dein Verräter!
Lena Wössner, Fabian Held, Sofie Ummpierrez
Anne Hugger und Janine Skauradzun
Lena Wössner, 13 Jahre, Fabian Held, 14 Jahre, und Sofie Ummpierrez, 13 Jahre, aus dem Keppler-Gymnasium in Freudenstadt, befassen sich um die Einzigartigkeit jeder Stimme. Die Jungforscher nehmen von Probanten mit verschiedenem Alter, die Stimme auf. Dazu notieren sie das Alter, das Geschlecht, das Gewicht und die Größe. Danach wurden die Stimmfrequenzen ausgewertet und mit anderen verglichen um heraus zu finden ob Alter, Geschlecht, Gewicht oder die Größe sich auf die Frequenz auswirkt.
Entwicklung eines Verfahrens zur berührungslosen Druckmessung mittels Iod-Fluoreszenz
Lisa Weiß, Luisa Rank, Dana Tran
Theo Maulbetsch, Prof. Dr. Uwe Klein
Die 14-jährige Lisa Weiß vom Otto-Hahn-Gymnasium Nagold, und die beiden 18-jährigen Luisa Rank vom Droste-Hülshoff Gymnasium Rottweil und Dana Tran von der Eberhard-Karls-Universität Tübingen befassen sich mit dem Thema Optimierung der Strömungsdynamik in Motoren. Ziel dieses Projektes ist es ein Verfahren zu entwickeln, welches berührungslos den Druck selbst in stark turbulenten Strömungen messen kann, ohne diese zu beeinflussen. Das entwickelte Messverfahren beruht auf der druckabhängigen Fluoreszenz des Iods. Hierbei ändert sich je nach Druck die Farbe und Intensität der Fluoreszenz. Bei geringem Druck ergibt sich eine gelb-grüne Fluoreszenz mit hoher Intensität, wobei diese mit zunehmendem Druck abnimmt und rötlicher wird.
Materialuntersuchung mit Ultraschall
Tim Hellstern, Michael Brandmaier, Paul Fuchs
Dr. Christian Fuchs
Mithilfe von Ultraschallsensoren versuchen Tim Hellstern, 18 Jahre, und Michael Brandmaier, 18 Jahre, und Paul Fuchs, 15 Jahre, aus dem Martin-Gerbert-Gymnasium Horb verschiedene Materialien zu untersuchen und festzustellen worum es sich handelt und ob es sich um ein Reinmaterial handelt. Dazu machten sich die Jungforscher verschiedene Schallgeschwindigkeiten in verschiedenen Materialien zu Nutze. Ein wesentlicher Bestandteil des Projekts besteht darin die Messspektren zu analysieren, unter anderem mit dafür selbst entwickelter Software.
Untersuchung von Federn
Dennis Sarabin
Prof. Dr. Uwe Klein
Dennis Sarabin, 13 Jahre, aus dem Otto-Hahn-Gymnasium kennt vom Physikunterricht das Thema „Hooksches Gesetz“ und hat sich damit näher befasst. Dennis hat verschiedene Federn genommen und Gewichte drangehängt, um die Auslenkung zu messen. Außerdem hat Dennis festgestellt, dass eine Feder mit verschiedenen Gewichten verschieden schnell schwingt. Dies wurde auch genauer untersucht.
Welche Kräfte wirken auf den Körper beim Fußballspiel?
Uli Braun, Noah Schroth, Eugen Dizer
Prof. Dr. Helmut Günther
Uli Braun, 15 Jahre, aus dem Otto-Hahn-Gymnasium, Noah Schroth, 16 Jahre, aus der Gewerblichen Schule Nagold und Eugen Dizer, 16 Jahre, vom Martin-Gerbert-Gymnasium befassen sich mit dem sportwissenschaftlichen Thema, welche Kräfte wirken zwischen Ball und Fuß bei einem Abschuss. Wie lange wirken sie und wie ist ihr zeitlicher Verlauf. Wie groß sind die Kräfte beim Abstoppen eines Balles? Durch die Auswertung von Experimenten mit einer Hochgeschwindigkeitskamera anhand von mathematischen Methoden versuchen die Jungforscher zu verstehen, wie stark die Gelenke er Spieler belastet werden.
Wärmerückgewinnung aus Abwasser
Denise Barthl, Daniel Barthl
Andreas Ade, Prof. Dr. Uwe Klein
Die Geschwister Denise, 16 Jahre, und Daniel Barthl, 17 Jahre, gehen der Frage nach, wie man aus Industrieabwässern Wärme zurückgewinnen kann. Ein großer Teil der benötigten Energie geht jeden Tag völlig ungenutzt verloren: Und zwar in Form von Abwärme des Abwassers. Dabei spielen sogenannte PCMs (Phase-Change-Materials) eine wichtige Rolle.
Schwingen Flüssigkeiten wie starre Körper?
Tristan Ziems, Nico Strach
Dr. Petra Huppmann, Prof. Dr. Uwe Klein
Tristan Ziems, 16, und Nico Strach, 17, Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums untersuchen, ob Flüssigkeiten wie starre Körper schwingen. Da bei der Durchströmung von Rohren spezifische Parameter von Flüssigkeiten berücksichtigt werden müssen, nahmen die Jungforscher an, dass dies auch für schwingende Flüssigkeiten in einem U-Rohr gelten muss. Die Schüler untersuchten in einem selbstgebauten Versuchsaufbau die Schwingungen verschiedener Flüssigkeiten.
Metallhydrid vs. Akku
Dominik Zelenak
Andreas Ade, Prof. Dr. Uwe Klein
von: Dominik Zelenak, 16 Jahre, aus der Christiane-Herzog-Realschule in Nagold hat in seinem letzten Projekt (Wasserstoffauto) festgestellt, wie schwer es ist Wasserstoff effektiv zu speichern. Deshalb hat sich der Jungforscher mit alternativen Wasserstoffspeichermöglichkeiten auseinander gesetzt und dabei auf die Möglichkeit der Speicherung in Metallhydriden gestoßen. Wie schneidet diese neue Art der Energiespeicherung gegenüber herkömmlichen Akkus ab? Dabei hat sich Dominik mit Wirkungsgrad/ Ladedauer/ Kapazität/ Gewicht/ Kosten/ Umweltverträglichkeit/ Größe/ Vor-und-Nachteile/ auseinandergesetzt.

Technik

Hacken einer KK2.1-Muliticoptersteuerung
Johannes Hüttinger, Henry Bai
Philipp Swoboda
Johannes Hüttinger, 14 Jahre, und Henry Bai, 13 Jahre, aus dem Christophorus Gymnasium in Altensteig haben einen Hexacopter gebaut, und wollen diesen autonom und GPS-gesteuert fliegen lassen. Als Vorarbeit dafür zeichnen die Altensteiger Schüler das Signal-Protokoll der KK2.1 auf. Die KK2.1 ist eine Open-Source-Multicoptersteuerung für 2-8 Motoren. Mit diesem Signal wollen die Jungforscher später über einen Arduino den Hexacopter selbständig fliegen lassen.
Solarmodule: Kleiner Schatten - Strom weg!
Benjamin Graf
Heinz Weippert, Prof. Dr. Uwe Klein
Heutzutage sieht man sehr viele Solarzellen: auf Hausdächern, auf Campingbussen, in Solarfarmen und mehr. Deshalb wollte der 13jährige Benjamin Graf von der Freien Walddorfschule Stuttgart, sich damit etwas genauer auseinandersetzten, insbesondere mit der Serienschaltung. Als Benjamin dann feststellte, dass lokale Beschattung für weniger Strom sorgt, versuchte der Jungforscher dies zu verbessern. Dazu machte er einen Versuchsaufbau mit Solarzellen, die Bejamin Einzeln mit einem Schalter überbrücken konnte. Mit diesem Aufbau konnte Benjamin den Effekt gut und erfolgreich untersuchen.. Sein Ziel ist es, mit einer elektronischen Schaltung das Überbrücken der Zellen zu automatisieren.
Ampelnachbau mit Beachtung des Verkehrsaufkommens
Leon Maier
Wolfgang Köbele
Leon Maier, 14 Jahre, aus der Christiane-Herzog-Realschule in Nagold hat in seinem Projekt eine Ampel im Miniaturformat nachgebaut und versuchte dabei diese in verschiedenen Stufen zu benutzen. Bei Feierabendverkehr schaltet die Ampel dann anders als mitten in der Nacht. Zusätzlich soll die Möglichkeit bestehen, durch einen Drückknopf an der Ampel ein grünes Licht für die Fußgänger zu ermöglichen.
Entwicklung einer analogen Verstärkerschaltung für einen optischen Distanzsensor
Forian Doll, David Waidner
Julius Krause
Die beiden 16-jährigen Forian Doll und David Waidner aus dem Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold konnten in ihrem vorangegangenen Projekt aufzeigen, dass eine Distanzmessung mit der Laseroptik eines CD-Laufwerks möglich ist. Nun entwickeln die Jungforscher eine analoge Schaltung, welche das Sensorsignal auswertet und verstärkt.

Als Kooperationsprojekt mit der Firma Helmut Fischer GmbH soll diese Schaltung in einem Distanzsensor Verwendung finden.
Latein-Trainer
Hannah Baitinger, Jan Zudock
Ann-Kathrin Krauss
Hannah Baitinger, 17 Jahre, und Jan Zudock, 18 Jahre, beide aus dem Otto-Hahn-Gymnasium wollen mit ihrem Latein-Trainer Schülern helfen, das Vokabel- und Grammatiklernen einfacher zu bewältigen und das zeitgemäß auf dem Handy! Hierfür haben sich die Jungforscher mit Java beschäftigt, um die App mit den Funktionen eines Vokabel-Trainers und einer Grammatiksammlung auszustatten. Im Vokabel-Trainer wird ein virtueller Vokabelkasten simuliert, der nach einem ähnlichen Prinzip wie die altbewährte Methode arbeitet. Abgefragt wird nicht nur die Übersetzung des Wortes, sondern auch die wichtigen Zusatzinformationen, wie z.B. bei einem Substantiv das Geschlecht. In der Grammatiksammlung sind alle wichtigen Themen aufgelistet. Hier setzen beiden Schüler auf gute Anschaulichkeit und viele Beispiele, die es den Schülern ermöglichen die Grammatik möglichst einfach nachzuschlagen.
Entwicklung eines sich selbst drehenden Windrades
Aron Barta
Prof. Dr. Uwe Klein, Volker Klein
Wechselhaftes Wetter geht mit verschiedenen starken Winden einher, und für jeden Wind eignet sich eine andere Feinjustierung am Windrad. Ein sich selbst steuerndes Windrad ist aufgrund erweiterter Kontrollmechanismen auf die individuelle Situation leichter anpassbar und muss nicht durchgehend beaufsichtigt werden. Druch diese Ansteuerung besteht die Möglichkeit, während des Gebrauchs die Einstellungen der Rotorblätter und den Abstand der Rotoren untereinander zu verändern, um so immer die maximale Effizienz zu erreichen.
UFO
Jonas Renz, Stefan Wahl
Prof. Dr. Uwe Klein
Die 16-jährigen Jonas Renz und Stefan Wahl aus dem Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold kennen aus vielen Filmen, Spielen oder Büchern geheimnisvolle fliegende Untertassen, welche als Ufos bezeichnet werden. Die Schüler fragten sich ob es möglich ist, ein funktionsfähiges Ufomodell zu bauen. Um dies zu herauszufinden, führten wir verschiedene Versuche durch.
E-Liner 2.0
Lukas Männchen, Tom Sommer, Julian Nasarov
Andreas Ade, Prof. Dr. Uwe Klein
Lukas Männchen, 17 Jahre, Tom Sommer, 15 Jahre, und Julian Nasarov, 16 Jahre aus der Christiane Herzog Realschule in Nagold haben bereits im letzten Jahr versucht, das Prinzip des E-Bikes auf Inliner zu übertragen. Dabei standen die Schüler vor allem vor dem Problem des hohen Gewichtes und der fehlenden Flexibilität. Verschiedene Anpassungen wurden vorgenommen. Der Motor, und das Antriebsrad wurden auf einem Überschuh aus Glasfasern befestigt um so das Gewicht besser zu verteilen.
Bau und Untersuchung von biologischenbiochemischen Brennstoffzellen
Tobias Volksmann
Gerhard Bösch
Das Ziel von Tobias Volksmanns Forschungsarbeit war, das Prinzip der biologisch/biochemischen Brennstoffzelle zu verstehen und selbst nachzubauen. Tobias fragte sich, ob dieses Prinzip auch mit anderen Mikroorganismen funktioniert, deshalb versuchte er eine biologsiche Brennstoffzelle auf Basis von Essigsäurebakterien zu entwickeln. Durch das Grundprinzip der Brennstoffzelle mit den Hefezellen, versuchte der Jungforscher dies auf die Brennstoffzelle zu übertragen, aber auch die Brennstoffzelle mit den Hefezellen zu modifizieren. Die Ergebnisse der Experimente mit den Essigsäurebakterien waren zwar erfolgreich, aber die erzeugte Spannung war geringer, als bei der Brennstoffzelle mit den Hefezellen.

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