Jugend forscht 2018

Der 20. Regionalwettbewerb der Region Nordschwarzwald findet am 22./23. Februar 2018 in Altensteig statt.

Arbeitswelt

Mindmapping - mit Bildern und Farben zum Erfolg? Wirkt sich die Gestaltung einer Mindmap auf den Lernerfolg aus?
Jungforscherin
Katharina Steiner, OStR Katharina Steiner
"Zur Vorbereitung auf Klassenarbeiten verwendet die Forscherin gerne Mindmaps. Dabei stellt ihr die Frage, ob sich der hohe Zeitaufwand für eine Mindmap mit farbigen Bildern und Ästen, wie von Mindmapping-Experten empfohlen, letztendlich wirklich lohnt.
Also wollte die Tüftlerin herausfinden welchen Einfluss die Gestaltung einer Mindmap auf den Lernerfolg hat. Die Schüler, die sie unterstützt haben, bekamen unterschiedlich gestaltete Mindmaps vorgelegt und versuchten sich deren Inhalt innerhalb von 5 Minuten einzuprägen. Im Anschluss wurde ein Fragebogen ausgefüllt, der die Unterschiede zwischen den Mindmaps aufzeigen sollte."
Intelligente Laserschutzbrille
Tim Braun, Technisches Gymnasium Nagold
Philipp Swoboda
Herkömmliche Laserschutzbrillen verfälschen die Farbe und sind nur für bestimmte Wellenlängen geeignet. Wenn mit mehreren verschiedenen Lasern gearbeitet wird, werden also mehrere Brillen benötigt. Dies führt schnell zu hohen Kosten, gerade bei Lasern mit großer Leistung.
Daher wurde entwickelte Tim Braun (19) vom Technischen Gymnasium Nagold intelligente Laserschutzbrille, welche die oben genannten Probleme auf einmal löst. Die Funktionsweise beruht darauf, dass zwei Kameras die Umgebung abfilmen und diese anschließend auf zwei Bildschirme projizieren. Durch eine geeignete Optik wird stereoskopisches Sehen ermöglicht und so das menschliche Auge so weit wie möglich nachgeahmt. Um das Potential dieser Methode auszureizen, können über WLAN empfangene Sensorwerte auf den Bildschirmen angezeigt werden. Dies soll das Arbeiten im Optiklabor einfacher und effizienter gestalten.
Muh, mäh...- oder doch kein Tier??? Vergleich verschiedener Milchsorten und Alternativen
Xenia Werner, Gemma Kienzle
Anna Ensslen
Milch ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken und ein wichtiger Bestandteil unserer Ernährung. Jedoch gibt es viele Unverträglichkeiten und sogar Allergien gegen Milch.
Aufgrund einer Kuhmilcheiweißallergie innerhalb des Forschungsteams, kamen schnell viele Fragen auf. Nach ersten Geschmacksversuchen des Betroffenen haben sich die Sorten Hafer- und Soja-Reis-Drink sowie die Ziegenmilch hervorgehoben. Diese verglichen Xenia (13), Gemma (12) vom Otto-Hahn-Gymnasium anschließend in allen Versuchen mit Kuhmilch.

Durch den Alltag kamen die Tüftler auf verschiedene Forschungsfragen:
- Welche Alternative/Milch schäumt am besten und wie lange hält der Schaum?
- Welche Alternative/Milch kocht am schnellsten auf und wie verhält sie sich dabei?
- Wie schmecken die einzelnen Alternativen/Milchsorten jeweils pur und verarbeitet?
- Wie ist die Haltbarkeit der Alternativen/Milchsorten?
- Sind große Unterschiede unter dem Mikroskop zu erkennen?
Wasserabweisender Beton?
Clemens Stetter, Alexander Otterbach
Prof. Dr. Uwe Klein, OStR Katharina Steiner, Prof. Dr. Uwe Klein
Als die Jungforscher Clemens Stetter (18) und Alexander Otterbach (17) vom Nagolder Otto-Hahn-Gymnasium eine Studie der Universität München entdeckten, war ihr Interesse geweckt: Forscher hatten es geschafft Mörtel wasserabweisend werden zu lassen. Der Wundertäter? Ein harmloses Heubazillus mit dem Namen Bacillus Subtilis. Dieses lässt durch Kristallisation einen Lotuseffekt auf der Oberfläche entstehen. Der Plan ist nun, diese Forschung auf Beton zu übertragen und die Effektivität einer solchen Modifikation zu testen. Eine solche Adaption könnte vor allem für Hochwasser-/Überflutungsgefährdete Gebiete von großem Nutzen sein, da Beton zur Verbesserung der Stabilität mit Stahl armiert wird, welcher bei Feuchtigkeit schnell Korrisionsspuren aufweist. Dies reduziert die Stabilität massiv und kann zu hohen Kosten führen."

WindowHook - Der Fensterlastkran für den Heimwerker
Luis Teufel
Marcel Quintus
Viele Heimwerker kennen das Problem: Die Baustelle liegt im ersten oder zweiten Obergeschoss und Bauschutt muss nach unten und Baumaterial nach oben befördert werden. Da hilft dann nur schleppen oder einen teuren, großen und platzraubenden Kran aufstellen. Mit dem WindowHook - dem Fensterlastkran - soll dies vereinfacht werden. Die Idee des 14jährigen Luis Teufel ist es, dass ein WindowHook in gängige Hausfenster eingehängt werden kann, um von dort die Last über einen Flaschenzug nach unten oder oben zu ziehen. Dabei möchte der Tüftler vom Otto-Hahn-Gymnasium auch, dass dieser leicht und kompakt ist um gut tranportiert und einfach angebracht werden kann. Also einen robusten Fenster-Kran für Heimwerker und Handwerker.
Schwarz, schwärzer, am schwärzesten? Welche wasserfeste Wimperntusche hält wirklich?
Lea Hanna Zanker, Juliane Höfchen, Clara Christiane Stolper
Karolin Kathrin Rommel, Karolin Kathrin Rommel
Sind Sie eine Frau? Dann kennen Sie vielleicht das Problem, dass sogar die wasserfeste Wimperntusche schöne schwarze und dicke Ränder vor allem nach dem Schwimmen oder Duschen hinterlässt!?

Lea (14), Juliane (13) und Clara (12) vom Kepler-Gymnasium haben sich gefragt, welche wasserfeste Wimperntusche, egal ob billig oder teuer, hält was sie verspricht. Deshalb sind die jungen Damen regelmäßig ins Schwimmbad gegangen, um dies zu überprüfen. Hierbei testeten die Tüftlerinnen acht verschiedene Wimperntuschen in unterschiedlichen Preisklassen.
Die Ergebnisse waren mehr als überraschend...
Feinstaub im Klassenzimmer
Sean Mast, Jakob Schanz, Nils Thieme
Markus Schrade, Christophorus Gymnasium Altensteig, StR Markus Schrade
Sean Mast (13), Jakob Schanz (14), Nils Thieme (13) vom Christophorus Gymnasium Altensteig messen die Feinstaubbelastung in einem Klassenzimmer während eines Schultages unter verschiedenen Umständen, wie zum Beispiel: nass geputzt, gefegt, Tafel trocken gewischt oder ähnliches. Die Messung erfolgt durch einen Feinstaubsensor, welcher durch einen Arduino gesteuert wird. Gespeichert werden die Daten mit Hilfe eines SD-Dataloggers. Die Jungforscher beschäftigen sich mit diesem Thema, da Feinstaub sehr aktuell ist. Sie haben sich gefragt, ob in ihrem Klassenzimmern auch eine solch hohe Feinstaubbelastung möglich ist und von welchen Einflüssen diese abhängt.
Bananenschneid und -stanzmaschine
Scharpf, Peter
Heinz Weippert
Der 9jährige Peter Scharpf von der Decker-Hauff-Grundschule in Jettingen hat eine händisch betriebene Maschine entwickelt. Sie schneidet gleichmäßige Stücke von ca. 25 mm von der Banane ab. Dabei schiebt das Messer das abgeschnittene Stück auf ein Loch von der Größe des Fruchtfleisches. Mit Hilfe eines Stempels wird die Frucht aus der ringförmigen Schale herausgepresst. Die Frucht fällt durch das Loch in eine bereitgestellte Schüssel. Die Schale wird beim Abschneiden des nächsten Stückes weitertransportiert und fällt in den Abfallbehälter.

Biologie

Das außergewöhnliche Froschei – Brennglaseffekt zur Erwärmung?
Anika Leutiger (13 J.) und Johanna Stöhrer (13 J.) Kepler-Gymnasium Pforzheim (Kl. 8)
Studienrat Christian Wolf Oberstudienrätin Nicole Geisbauer, Oberstudienrätin Nicole Geisbauer, Studienrat Christian Wolf
Anika und Johanna haben dieses Thema gewählt, als sie im März 2017 Froschlaich aus einem Teich
an unserer Schule anschauen durften. Sie fanden das sehr interessant und fragten
sich, warum Froschlaich im Gegensatz zu Hühnereiern kugelrund und so durchsichtig
ist, dass man den schwarzen Embryo in der Mitte des Eies sieht.
Die Jungforscherinnen hatten recherchiert, dass es eine Art Brennglaseffekt durch die Gallerthülle und die Gallerte geben soll, welcher den Embryo im kühlen Frühlingstümpel erwärmt. Zu
dieser Behauptung konnten die Schülerinnen vom Kepler-Gymnaisum in Pforzheim keine Forschungen finden und entschlossen sich dazu, den Brennglaseffekt zu hinterfragen und selbst zu erforschen. Um diesen Versuch durchzuführen, benutzten Tüftlerinnen eine Plastikhohlkugel, die sie bei verschiedenen Versuchen mit einer Wärmestrahlungslampe bestrahlten und die
Temperatur eines Lakritzembryos maßen.
Wer baut sich am schnellsten ab? Vergleich bioabbaubarer Kunststoffe im Labormaßstab
Iwohn, Michelle
Niklas Ziegler, Niklas Ziegler
Durch einen selbstentworfenen Versuchsaufbau hat die 16jährige Michelle Iwohn aus dem Albeck-Gymnasium in Sulz das Abbauverhalten von vier verschiedenen bioabbaubaren Kunststoffen mit Schwerpunkt auf Abfallbeuteln aus unterschiedlichen Polymeren bestimmt. Dies geschieht in einer genormten Kompostmischung unter reproduzierbaren Rahmenbedingungen im Labor. Aus diesem Grund wird der Kompost während der Versuchsdurchführung dauerhaft temperiert und belüftet. Die in DIA-Rahmen fixierten und in Probenetzen befindlichen abbaubaren Kunststofffolien werden in definierten Intervallen aus dem Kompost entnommen und deren Abbaugrad durch Flächenvermessung bestimmt.
Bottle-Crop – Kann man Gemüse auf einer Marsmission „anbauen“?
Lorenz Gleichauf (11 J.) und Leo Goll (11 J.)
OStR Nicole Geisbauer, StR Christian Wolf, StR Christian Wolf, OStR´ Nicole Geisbauer
Für das Jahr 2021 plant die NASA eine Reise zum Mars, dann sind Lorenz und Leo vom Kepler-Gymnaisum aus Pforzheim in der 10. Klasse, das ist zwar noch lang, aber nicht mehr sehr lange. Für die lange Reise im Raumschiff brauchen die Astronauten etwas zu essen. Im Raumschiff gibt es aber
nur wenig Platz und man kann nicht so viele Vorräte mitnehmen. Deswegen war es
in der „Kepler forscht“-AG des Kepler-Gymnasiums Pforzheim das Ziel, eine
platzsparende Möglichkeit für das Raumschiff zu finden, damit die Astronauten
frisches Gemüse und Salat anbauen können. Vorteile sind dabei, dass die
Astronauten eigenes Essen „kultivieren“ können, welches Vitamine enthält und nicht
so eintönig ist wie die Tütennahrung, die sie sonst immer bekommen.
In verschiedenen Versuchsreihen haben wir deshalb ausprobiert, wie
Gemüsepflanzen in Flaschen als sogenannte „Bottle-C rops“ gezogen werden
können. Dazu haben die Jungforscher verschiedene Pflanzensamen (Salat, Tomaten, Rettich,
Radieschen, Karotten, Kapuzinerkresse, Feldsalat und Kresse) in Trichtern auf
Plastikflaschen mit Watte und/oder Erde kultiviert und ihre Entwicklung über mehrere
Monate beobachtet.
Alles Mist – oder was? Papierherstellung aus Elefantendung
Anna-Lena und Laurin Seeger
Anna Ensslen, Anna Ensslen
Während des Sommerurlaubes in Sri Lanka haben Anna Lena (13) und Laurin (11) ein Elefantenwaisenhaus mit angrenzender Papierfabrik besucht, welche aus Elefantendung Papier herstellt. Die Geschwister durften sich ein detailliertes Bild des kompletten Herstellungsprozesses machen und waren fasziniert, wie dies mit einfachen Mitteln und Werkzeugen gelang. Dies gab ihnen die Idee für ihr Projekt.

Sie wollen untersuchen, unter welchen Bedingungen Elefantendung zu Papier verarbeitet werden kann. Das Ziel dabei ist zu erforschen, wie der Prozess am besten funktioniert und warum dies so ist. Weiterhin möchten wir mit verschiedenen Methoden und Zusätzen arbeiten und unsere Ergebnisse mit anderem Papier vergleichen.
Die Jungforscher wollen herauszufinden, inwiefern Elefantendung die herkömmliche Art Papier herzustellen, ergänzen und/oder sogar ersetzen kann, damit nicht so viele Bäume gefällt werden müssen. Den Elefantendung für die Versuche hat das Geschwisterpaar freundlicherweise von der Wilhelma gestellt bekommen.
Lecker oder nicht? Welches Futter fressen die Vögel am meisten?
Leticia Stoll, Celine Weinschenk
Bianca Seidt
Im Winter ziehen viele Vögel in den Süden, um Nahrung in wärmeren Gebieten zu finden. Viele Vögel bleiben aber auch bei uns in Deutschland und überwintern hier. Oft wird den Vögeln Futter angeboten, dass ihnen viellecht nicht schmeckt. Beim Projekt der beiden 10jährigen Schülerinnen der Friedrich-Boysen Realschulen wollen sie herausfinden, welches Futter den Vögeln am besten schmeckt. Deshalb haben sie den Vögeln Vogeltörtchen mit verschiedenem Futter zur Verfügung gestellt und verglichen. Das Futter haben sie dort aufgehängt, wo wenige Menschen oder andere Gefahren für Vögel sind. Die Forscherinnen wählen geschützte Orte, die in der Nähe des Schulgeländes sind. Damit sie erkennen, was die Vögel am meisten fressen, wogen sie die Vogeltörtchen vor dem Aufhängen und nachdem Abhängen. Nun ist die Frage, welches Futter am meisten gefressen wird.
Haben Zocker verzockt?
Benedikt Becht
Janine Kosanke, Janine Kosanke
Haben Zocker gegenüber Nichtspielern oder Gelegenheitsspielern im Bezug auf Konzentrations- und Reaktionsvermögen sowie Geschicklichkeit die schlechteren Karten oder fördert ihr Verhalten sogar die Gehirnleistung? Genau das wollte Benedikt vom Kepler-Gymnasim herausfinden. Der 14jährige Schüler überlegte sich Versuche, mit denen er die visuelle Konzentration, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Handgeschicklichkeit testete. In einem ersten Versuch hat er die Probanden vor und nach einer Partie Fifa 16 (10 Minuten) getestet. In einem zweiten Versuch führte Benedikt die Tests mit einen Vielspieler durch. Bei diesem Versuch spielte er nicht nur zehn Minuten sondern solange bis er im „FLOW“ war. Als Vergleichsprobandin diente eine Gelegenheitsspielerin. Die Ergebnisse verglich der Tüftler dann mit denen aus der Testreihe mit nur zehn Minuten Spielzeit. Benedikt möchte gerne noch weitere solche Extremtests durchführen, um eine höhere Zahl an Probanden zu bekommen.
Was darf's sein? - Das Venusfliegenfallenmenü
Kathrin Arbogast, Olivia Seeger, Leni Theurer
Janine Kosanke
Jeder kennt fleischfressende Pflanzen. Nur wie pflegt man sie richtig? Die Sechstklässler Kathrin, Olivia Seeger und Leni haben sich speziell mit Venusfliegenfallen beschäftigt und haben einige spannende Sachen herausgefunden, um das perfekte Menü zu kreieren.
Dazu mussten sich die Jungforscher folgende Fragen stellen:
Welches Essen ist das Beste?
Welche Größe der Portion ist am geeignetsten?
Welches Getränk sollte gereicht werden?

Um das herauszufinden, haben wir Schülerinnen des des Kepler-Gymnasiums in Freudenstadt abwechslungsreiche Menüs serviert.

Chemie

Spülmittel - Der Schaum macht‘s? Die Schaumbildung von Spülmitteln und deren Einfluss auf die Spülwirkung.
Aaron Marquardt, Maria Dizinger
Anna Ensslen
Spült man sein Geschirr von Hand, bemerkt man, dass sich manchmal richtige Schaumberge auftürmen und manchmal nur wenige Schaumflocken auf der Wasseroberfläche schwimmen. Woran liegt das? Stimmt die Annahme, dass viel Schaum im Spülbecken auch eine gute Reinigungskraft bedeutet? Aron (11) und Maria (12) vom Otto-Hahn-Gymnasium wollen untersuchen unter welchen Bedingungen eine optimale Schaumentwicklung im Spülwasser entsteht: Ist diese abhängig von der Temperatur des Wassers, der Spülmittelmenge, dem Zeitpunkt der Zugabe des Spülmittels oder der Weise wie das Spülmittel in das Spülwasser eingerührt wird.
Die Versuchsreihe wollen die Jungforscher dann weiterführen, indem sie untersuchen, ob die Reinigungswirkung eines Spülmittels abhängig von dessen Schaumanteil ist. Um herauszufinden, ob es Unterschiede zwischen den Spülmitteln unterschiedlicher Hersteller gibt, führen wurden weitere Untersuchungen unter der Verwendung verschiedener Spülmittelmarken durchgeführt.
Das unsichtbare Leuchten
Lisa Weiß, Paul Hampp
Prof. Dr. Uwe Klein
Wenn Lisa Weiß (17) und Paul Hampp (18) vom Nagolder Otto-Hahn-Gymnasium Werbeversprechen wie „Sofort sichtbar weißere Zähne“ auf Zahnpasta oder „erneuert das Weiß, Wäsche für Wäsche - ganz ohne Bleichmittel“ auf Waschpulver lesen, wollen die Jungforscher dem nicht so ganz Glauben schenken. Doch da eben genau so eine Zahnpasta erstaunlich gut zu funktionieren scheint, forschten die Jugendlichen nach. Ihre Suche ergab – die Wirkung basiert auf sogenannten „optischen Aufhellern“, die, durch Sonnenlicht angeregt blau fluoreszieren. Etwas erscheint Gelb, wenn der blaue Lichtanteil absorbiert wird. Diesen Anteil gleicht der optische Aufheller aus. Bei der Recherche bemerkten die Jungforscher, dass auch Alltagschemikalien wie Pfefferminztee Licht emittieren können und zwar angeregt durch chemische Reaktionen. Gleichzeitig stellten sie fest, es war zwar von rotem und blauem Licht die Rede – nie aber von Chemilumineszenz im UV-Bereich, selbst bei herkömmlichen Lumineszenzfarbstoffen nicht. Die Jungforscher fragten sich bei ihrer Projektarbeit: Gibt es eine ultraviolette Chemilumineszenz?
Salicylsäuregehalt in Kosmetika - Reine Haut oder nur ein reiner Etikettenschwindel?
Lea Salome Marquardt
Dana Tran
Spätestens als Jugendliche kommt man einmal mit Salicylsäure in Kontakt. Salicylsäure ist oft in Hautpflegeprodukten, die man im Drogeriemarkt kaufen kann, enthalten. Sie hat eine antibak-terielle Wirkung und hemmt das Wachstum von Mikroorganismen. Daher wird sie häufig zur Be-handlung von Akne eingesetzt. Doch wie viel Salicylsäure ist in den einzelnen Produkten zur Hautreinigung enthalten? Welches Produkt wirkt am besten antibakteriell? Und unterscheiden sich die einzelnen Produkte einer Markenreihe in ihrem Salicylsäuregehalt?

Um Antwort auf diese Fragen zu erhalten, entwicklt die 14jährige Lea vom Otto-Hahn-Gymnasium eine Versuchsanordnung.
Gibt man zu einer Salicylsäure-Lösung Eisen(III)chlorid-Lösung so verfärbt sich diese lila. So kann also Salicylsäure nachgewiesen werden. Je intensiver das Lila, desto höher die Konzentration. Mithilfe eines UV/Vis-Spektrometers kann die Farbintensität bestimmt werden. Daraus lässt sich eine Kalibrierkurve erstellen, mit der man auf den Salicylsäuregehalt in Kosmetika schließen kann. Als Ergebnis kann man feststellen, dass mit der Kalibrierkurve der Salicylsäuregehalt in verschiedenen Produkten bestimmt werden kann. Die Konzentration der jeweiligen Produkte ist nachvollziehbar und somit werden wir nicht von den Etiketten „angeschwindelt“. Messfehler können durch die unterschiedlich starken Streuungen der einzelnen Wellenlängen innerhalb der Probe und oder durch Agglomeratbildung entstehen.
Korkgeschmack in Wein - Ist die selektive Filtration von 2,4,6-Trichloranisol möglich?
Lily Strach, Svenja Kröhner
Dana Tran, Dana Tran
Manch einer kennt das Problem, wenn dem Genuss eines Weins ein fieser Korkgeschmack in die Quere kommt. Vor allem für Winzer ist dies schlimm, da oft nicht nur eine Flasche, sondern die gesamte Ernte betroffen ist.

Was aber viele nicht wissen: Der Korkgeschmack kommt nicht vom Korken, sondern vom Stoff 2,4,6-Trichloranisol (TCA), der sich während des Reifeprozesses im Holzfass bildet. Es gibt Filter, die das TCA selektiv aus dem Wein filtern sollen. In unserem Projekt testen wir die Funktion des Filters. Dabei wollen wir herausfinden, ob dieser wirklich nur das TCA aus dem Wein nimmt, oder ob auch andere Stoffe in Mitleidenschaft gezogen werden. Lily Strach (19) und Svenja Kröhner (18) beide vom Otto-Hahn-Gymnsaium Nagolduntersuchen die Proben mithilfe von Gaschromatographie und UV-Spektroskopie.

Geo- und Raumwissenschaften

Feinstaubalarm! - Qualitative Analyse der feinstaubsenkenden Wirkung von Moosen
Carolin Köbele
Alina Renz
"Die Feinstaubbelastung in Deutschland war in den letzten Jahren ein stark diskutiertes Thema in der Politik und den Medien. Feinstaub besteht aus feinen Partikeln, welche beispielsweise durch den Abrieb von Autoreifen entstehen. Dabei sind verschiedene Partikelgrößen zu unterscheiden. Grundsätzlich gilt Schwebstaub ab einer Partikelgröße von 10 µm als Feinstaub. Ab dieser Partikelgröße sind die Partikel für den Menschen als gesundheitsschädlich einzustufen. Die Regulierung des Anteils dieser Partikel an der Luft ist ein Problem. Abhilfe sollen einige Möglichkeiten schaffen, unter anderem Mooswände. Moose sollen den Feinstaub binden und zu Biomasse verarbeiten können. In diesem Projekt hat die 18jährige Carolin Köblele vom Otto-Hahn-Gymnasium die tatsächliche Wirkung von Moosen auf die Feinstaubbelastung innerhalb eines geschlossenen Systems überprüft werden. Dazu wurde in einem hermetisch abgedichteten Kasten ein Feinstaubsensor installiert und Moos in den Kasten gestellt. Der Feinstaub wurde produziert durch die Verbrennung von Teelichtern. Der verwendete Sensor misst zwei Partikelgrößen, 10µm und 2,5 µm. Eine Messreihe ging über zwei Wochen und die Ergebnisse wurden am Ende jeder Messreihe miteinander verglichen. Bis zur Abgabe der schriftlichen Arbeit wurden zwei Messreihen gemacht. Als Ergebnis lässt sich sagen, dass die Messwerte für die Partikel ab 10 µm signifikant erhöht waren im Vergleich zur Referenzkurve, während die Messwerte für 2,5 µm signifikant abnahmen. Weiterführend zu dieser Arbeit können weitere Messreihen durchgeführt werden, um noch genauere Aussagen zur feinstaubsenkenden Wirkung von Moosen treffen zu können.
Dafür wäre beispielsweise eine Analyse der im System vorhandenen Partikel hilfreich."
Verhalten geometrischer Strukturen bei simulierten Erdbebenwellen
Maximilian Schaffner, Annalina Winkler
StR Lars Erik Buchholz
Seit 1900 hat die Zahl der Erdbebenopfer die Zwei-Millionen Grenze überschritten und verheerende Schäden an Gebäuden angerichtet. Um die Todesopfer zu senken, gibt es in der Bauindustrie verschiedene Ansätze zum erdbebensicheren Bauen. Diese reichen von der Einbringung von Sollbruchstellen bei Überbelastung der Struktur, über möglichst elastische Bauteile bis hin zu massereichen Schwingungsdämpfern in Hochhäusern.
In dieser Arbeit untersuchen Maximilian Schaffner (18) und Annalina Winkler (17) von der Gewerblichen Schule Horb, verschiedene geometrische Strukturen auf ihre Erdbebensicherheit. Dazu simulieren die Jungforscher mithilfe einer selbstgebauten Schwingplatte, welche sich horizontal und vertikal bewegt, verschiedene Wellen und haben das Schwingungsverhalten verschiedener Strukturen, die auf der Schwingplatte eingespannt werden, gemessen.

Mathematik/Informatik

WindowCheck - Der Badfensterüberwacher für Vergessliche
Mats Raaf
Marcel Quintus
Viele kennen das Problem: nach dem Duschen öffnet man das Fenster zum Lüften, geht aus dem Bad und vergisst das Fenster wieder zu schließen. Dadurch kühlt sich im Winter nur der Raum stark aus und die Heizkosten steigen. Um dieses Problem zu bekämpfen hat Mats (14) vom Paul Klee Gymnasium in Rottenburg einen Sensor entwickelt der erkennt, wann das Fenster wieder geschlossen werden sollte und dies dann durch ein Signal mitteilt.
Ortsabhängiges InfOrmatioNsSystem - ORIONS
Stefan Wahl
Marcel Quintus
Große Messen bieten mitttlerweile die Möglichkeitan, über Bluetooth Informationen zu den einzelnen Messeständen abzugreifen. Darum kam dem 18jährigen Stefan Wahl vom Otto-Hahn-Gymnasium die Idee, ein vergleichbares System zu entwickeln, das jeder individuell für seine Veranstaltung konfigurieren kann.
Intelligent den Schulranzen packen - Vergiss nie wieder dein Material!
Eren Azak, Justin Schulz
Verena Johe und Mats Raaf, Verena Johe und Mats Raaf
Da Eren Azak (11) und Justin Schulz (12) öfter ihre Unterrichtsmaterialien vergessen haben, suchten die Jungforscher von der Christiane Herzog Realschule nach einer Lösung. Mit Hilfe einer App soll das Problem aus der Welt geschafft werden. Um dies umzusetzen, benutzen die Tüftler den App inventor, indem graphisch programmiert wird. Die App soll die benötigten Materialien für den kommenden Schultag anzeigen.
Eren und Justin sind gespannt, ob sich ihre Lehrer freuen!

Physik

Our super fluffy Slime world
Lena Dengler, Larissa Rosin
OStR Katharina Steiner
Da das Selbermachen von Slime (Knete) momentan „total in“ ist, möchten Lena und Larissa als Forschungsprojekt verschiedene Slimes (drei selbstgemachte und ein gekaufter) miteinander vergleichen.

Die Prüfkriterien der 10jährigen Schülerinnen sind:

• Haftfähigkeit (Gleitweg unter zeitlicher Vorgabe)

• Dehnbarkeit (Zuglänge unter zeitlicher Vorgabe)

• Festigkeit (Messung der Eindringtiefe)

• Haltbarkeit (subjektive Gesichtspunkte wie z. B. Geruch, Konsistenz)

Dabei testen die Schülerinnen des Otto-Hahn-Gymnasiums unter verschiedenen Bedingungen:

• Lagerung bei Zimmertemperatur

• Lagerung im Kühlschrank

• Zehn-minütiges Kneten einmal pro Woche mit bloßen Händen

• Zehn-minütiges Kneten einmal pro Woche mit Handschuhen

Die Tests werden über einen Zeitraum von vier Wochen einmal pro Woche durchgeführt.

Das Ziel ist es herauszufinden, welcher der Slimes den Prüfkriterien am ehesten entspricht (auch im Vergleich zueinander), und somit für den täglichen Gebrauch am besten geeignet ist.
Einfluss von Beschallung auf die Ölabscheidung in Kältemitttelverdichtern
John Jacob, Julija Frank, Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb
Prof. Dr. Uwe Klein, Lars-Eric Buchholz, Prof. Dr. Uwe Klein
Bei der Betriebsbesichtigung der Firma Bitzer Kälte- und Klimatechnik sind Julija Frank (18) und John Jacob (20) auf ein Problem bei Verdichtern gestoßen. In den Verdichtern vermischt sich das Kältemittel mit Öl, welches für die Schmierung der Motoren benötigt wird. Dieses Öl möchte man jedoch im Kältemittelkreislauf vermeiden. Zu diesem Zweck scheidet man bisher die Öltröpfchen über ein System an Drahtgeflechten ab. Bei verschiedenen Volumenströmen haften die Öltröpfchen verschieden gut an dem Geflecht. Der genaue Mechanismus gilt jedoch als wenig verstanden. Um dieses Phänomen zu verstehen untersuchen die Jungforscher das Verhalten von Flüssigkeitströpfchen unter Beschallung im variablen Frequenzbereich und werten die Versuche mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera aus.
Orbital Speed Control
Jasha Grüner
Prof. Dr. Uwe Klein
Überlagert man zwei Lichtstrahlen verschiedener Frequenz, erhält man eine optische Schwebung. Das heißt, die Lichtintensität variiert mit der Zeit, wobei die Schwebungsfrequenz gleich der Differenz der Frequenzen der beiden Lichtstrahlen entspricht. Dieser Effekt tritt beim optischen Laser-Dopplereffekt auf. Dabei wird ein stationärer Spiegel und ein bewegter Spiegel verwendet.

Der 15jährige Jasha Grüner aus dem Otto-Hahn-Gymnsaium versucht, dieses Prinzip zur Bestimmung der Geschwindigkeit von Flugzeugen über geostationäre Satelliten anzuwenden.
Adhäsionsverhalten an einer nichtnewtonschen Flüssigkeit
Jonas Nolze, Kristoffer Kilisch
Dr. Christian Fuchs, Dr. Christian Fuchs
Jonas Nolze (14) und Kristoffer Kilisch (15) vom Martin Gerbert Gymnasium haben Adhäsationsverhalten einer nichtnewtonschen Flüssigkeit untersucht. Dazu benutzten die Jungforscher Speisestärke. Die Untersuchungen befassten sich vor allem damit, wie die nichtnewtonsche Flüssigkeit unter Zugkräften reagiert. Dabei stellten die Schüler fest, dass sich die Haftdauer fast nicht verändert wenn man die Zugkraft stark erhöht. Sie interpretieren das Ergebnis so, dass der Impuls, der auf die Flüssigkeit übertragen werden kann proportional zur Zugkraft ist. Sie haben die Werte auch mit Tapetenkleister verglichen, der sich ganz anders verhält.

Technik

Schubvektorsteuerung durch Flettnerrotoren
Nils Raaf
Stefan Zistler
Wie der Schubvektor eines Flugzeugs mit Klappen, die sich in den Schubstrahl bewegen, gesteuert werden kann, ist seit der Erprobung des Experimentalflugzeugs MBB X-31 bekannt. Allerdings bringen die Klappen Probleme mit sich, wie beispielsweise das allgemeine Abbremsen des Schubstrahls. So wurde in diesem Projekt von Nils Raaf (18) ein Versuchsaufbau entwickelt, um zu klären, inwiefern sich Flettnerrotoren für eine Schubvektorsteuerung eignen. Nils besucht das Paul Klee Gymnasium in Rottenburg
TeeBagExomat (autom. Teebeutel Auszugsvorrichtung)
Timo Hertkorn
Martin Kohler
Timo Hertkorn benutzt einen Schrittmotor mit Aufwickel-Rolle und Angelschur senkt einen Teebeutel in eine Tasse oder Kanne ab und zieht ihn nach eingestellbarer Zeit wieder aus der Tasse(Kanne) heraus. Die Vorrichtung benutzt zwei Tasten.
Mit Roter Taste wird die Brühzeit in vollen Minuten eingestellt, sollten es mehr oder weniger als 2 Minuten sein. Diese Zeit wird beim Start vorgegeben. Mit grüner Taste wird die Absenkung des Teebeutels gestartet, und nach abgelaufener Zeit wird der Teebeutel wieder aus der Tasse geholt und über einen Piezo Schallgeber akustisch an die abgelaufenen Brühzeit erinnert! Der 12jährige Timo besucht das Katholische freie Gymnasium in Rottenburg.
Funkt´s? Welche Materialien erzeugen beim Aneinanderreiben eine elektrostatische Ladung?
Manuel Ehnes, Björn Steiner
Anna Ensslen
Björn (11) und Manuel (11) ist Folgendes aufgefallen: Wenn man mit bestimmten Schuhen über besondere Fußböden läuft, bekommt man an Türklinken oder Metallgeländern öfter einen Stromschlag. Das Forscherteam aus dem Schickhardt Gymnasium und dem Otto-Hahn-Gymnasium will herausfinden, bei welchen Materialkombinationen man sich elektrostatisch auflädt und ob es Kombinationen gibt, bei denen der Effekt besonders stark ist. Um vergleichbare Messergebnisse zu erhalten, haben die Tüftler einen LEGO Mindstorms Roboter gebaut, welcher zwei verschiedene Materialien aneinander reiben kann. So werden Unterschiede vermieden, die sich beim Reiben von Hand ergeben.
In einem weiteren Schritt haben Manuel und Björn den Roboter und seine Programmierung so erweitert, dass auch die Messung automatisch durchgeführt wird. Sie messen die Ladung des Materials nicht direkt. Das Material wird einem Alufoliestreifen angenähert, bis dieser sich bewegt. Der Roboter nimmt diese Bewegung wahr. Ist das Material stärker geladen, bewegt sich die Alufolie früher. Mit den Robotern haben die Jungs viele unterschiedliche Materialkombinationen getestet und tatsächlich Unterschiede in der Stärke der Aufladung festgestellt.
Robotik einer schwimmenden Ente
Leon Unnasch, Silvan Lipinski
Markus Schrade, Christophorus Gymnasium Altensteig, Markus Scharade
In diesem Projekt haben Leon Unnasch (16) und Silvan Lipinskieinen (15) einen schwimmfähigen Roboter einer Ente nach biomechanischen Gesichtspunkten gebaut. Dieses Projekt basiert auf ihrem letztjährigen Projekt "Biomechanik einer schwimmenden Ente". Das Ziel war, die Ente so zu erweitern und zu verbessern, dass sie sich im Wasser geradlinig, sowie in Rechts- und Linkskurven fortbewegen kann. Die ganze Bewegung soll rein mechanisch ablaufen. Die Regelung erfolgt durch einen Arduino, welcher durch eine Infrarotfernbedienung gesteuert werden kann. Die Schüler besuch das Christophorus Gymnaisum in Altenseig.
Akku leer? - Parkbank her!
Kevin Katz und Tobias Katz
Heinz Weippert, Verena Johe, Verena Johe und Heinz Weippert
Wer kennt das nicht, man benutzt unterwegs das Handy und plötzlich ist der Akku leer, doch es gibt keine Lademöglichkeiten?
Die Lösungsmöglichkeit der beiden 15jährigen Jugnforscher ist eine intelligente und umweltfreundliche Parkbank. Mit Solarmodulen wird ein Akku, welcher in der Parkbank integriert ist, geladen.
So wollen die Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums und der Christiane Herzog Realschule im Stadtpark eine kostenlose Ladeeinheit zur Verfügung stellen.
Magnus-Effekt zur Auftriebserzeugung für ein Modellflugzeug
Mats Raaf
Stefan Zistler
Letztes Jahr hatte sich der 15jährige Mats Raaf mit dem Magnus-Effekt beschäftigt. Er tritt bei der Umströmung eines rotierenden Zylinders, auch Flettner-Rotor genannt, auf. Quer zur Strömungsrichtung entsteht hierbei eine Kraft, welche als Auftriebs- oder Vortriebskraft für Flugzeuge und Fahrzeuge genutzt werden kann. Nach der Untersuchung des Effektes im Windkanal hatte es Mats vom Paul Klee Gymnasium in Rottenburg gereizt, als praktische Anwendung ein Modellflugzeug zu bauen, das anstelle klassischer Flügel Flettner-Rotoren besitzt. Anhand der Messergebnisse vom letzten Jahr werden die Rotoren so dimensioniert, dass die nötige Auftriebskraft für das geplante Modellflugzeug erreicht wird. Im Anschluss an die detaillierte Konstruktion wird das Modellflugzeug gebaut und getestet.
RGB-Skateboardbeleuchtung
Romeo Capasso, Janar Grüner
Martin Kohler
Um ein cooles Skateboard zu bekommen, haben sich die 11jährigen Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums enschieden dies selbst auf Basis Arduino Nanoboard mit Ansteuerelektronik für RGB-LED-Streifen selbst zu bauen, um damit wechselnde Farben zur Straße hin zu erzeugen. Für die Steuerung eines käuflichen RGB-LED-Streifen nutzen wir keine käufliche Steuerung, sondern haben das mit einem Arduino Nanov3 und einer kleinen Leistungselektronik selbst gebaut und mit einem selbst geschriebenen Programm in Betrieb genommen.
Strom aus der Schuhsohle. Wir laden ein Handy
Jannis Ziegler, Luca Hartmann
Bianca Seidt
Jannis (11) nd Luca (12) von der Friedrich-Boysen Realschule wollen einen Schuh so umbauen, dass man mit ihm ein Handy aufladen kann. Dazu verwenden die Jungforscher einen Generator aus einer Taschenlampe, der sich durch Drücken eines Knopfes auflädt.

Dieser Generator aus einer Taschenlampe soll dann in einen Schuh eingebaut werden. Der Generator soll durch das Laufen eine Powerbank aufladen, die einem unterwegs jederzeit ein aufgeladenes Handy bzw. eine aufgeladene Powerbank liefert.
Kompakter Mobilfunknetzverstärker
Oskar Zambrzycki, Lukas Maichrzik
Bianca Seidt
Oft gibt es das Problem, dass schwaches Mobilfunknetz besteht und man keine Textnachrichten oder Whatsapp-Messages senden kann. Das Gerät von Oskar und Lukas aus der Friedrich-Boysen Realschule verstärkt das Mobilfunknetz. Der Verstärker sollte so klein sein, dass man ihn mit sich tragen kann. Dazu verwenden die 12jährigen Tüftler einen C.H.I.P. Pro und eine Mobilfunknetzantenne, die als Empfänger und als Sender dient.

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