Jugend forscht 2020

Jugend forscht fördert besondere Leistungen und Begabungen in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT). Das Ziel ist, Jugendliche langfristig für diese Themen zu begeistern und sie über den Wettbewerb hinaus in ihrer beruflichen Orientierung zu unterstützen.

Arbeitswelt

Der MiPlaFi - Mit gutem Gewissen Wäsche waschen
Luise Florentine Mast, 16, und Hannah-Marie-Zakes, 16 Schülerinnen des Christophorus-Gymnasium, Altensteig
StR Markus Schrade
Bei diesem Projekt befassten sich Luise Florentine Mast, 16, und Hannah-Marie-Zakes, 16 vom Christophorus-Gymnasium, Altensteig mit der Fragestellung, wie man das Mikroplastik aus dem Abwasser einer Waschmaschine filtern könnte. Ihren Recherchen zufolge, löst sich während dem Waschgang Mikroplastik von der Kleidung und gelangt so ins Abwasser. Um das nachzuweisen, untersuchten die Forscherinnen je eine Probe von Waschmaschinenabwasser und normalem Leitungswasser. Hierbei stellten sie fest, dass im Abwasser der Waschmaschine tatsächlich mehr Mikroplastik enthalten ist als im Leitungswasser. Daraufhin überlegten die Tüftlerinnen, wie das Mikroplastik aus dem Waschmaschinenwasser gefiltert werden könnte. Schließlich entwickelten sie einen Filter, der mit einem CAD-Programm gezeichnet und anschließend mithilfe eines 3D-Druckers produziert wurde. Im weiteren Verlauf ist geplant, dass die Schülerinnen den Mikroplastikfilter in eine Waschmaschine einbauen, damit in Zukunft zumindest auf diesem Weg kein Mikroplastik mehr ins Abwasser gelangt.
Grün, rot, blau - welche Farbe ist dein Geschmack?
Kathrin Arbogast, 13, Leni Theurer, 14; Olivia Seeger, 12 Schülerinnen des Kepler-Gymnasium Freudenstadt
Jeanine Ehret, Janine Kosanke
Da der Zuckerkonsum in Deutschland sehr hoch ist, wollen die Forscherinnen mit ihrem Projekt herausfinden, ob man Süße vortäuschen kann, indem man das Gehirn mit Farben in Getränken oder Nahrung manipuliert. Dazu haben wir mehrere Versuche durchgeführt. Als erstes wollten die Tüflerinnen das Geschmacksempfinden bei Getränken mit verschiedenen Farben, aber der gleichen Zuckermenge testen. Dies haben die Schülerinnen auch mittels verschiedenfarbiger Smarties bzw. Süßigkeiten überprüft und sich dabei die Frage gestellt, ob Menschen bestimmte Farben bevorzugen. Danach testeten sie die Abhängigkeit des Geschmacksempfindens von der Farbintensität bei gleichbleibender Zuckermenge bzw. wechselnder Zuckermenge. Außerdem wollten die Forscherinnen herausfinden, ob das Empfinden durch Ess- und Trinkgewohnheiten beeinflusst wird.


Vokabellernen- geht das auch mit Spaß ?
Amelie Kapfer,12, Greta Schulz,12, Josefine Hellstern, 12 Jahre - Schülerinnen des Kepler-Gymnasiums Freudenstadt
Jeanine Ehret, Janine Kosanke
Vokabellernen- geht das auch mit Spaß ?
Wir sind Greta, Josefine und Amelie und finden das Vokabellernen immer sehr herausfordernd und anstrengend. Und dann gibt es immer diese Vokabeln, die man sich einfach nicht merken kann. Ganz genau das wollen wir mit unserem Thema Vokabellernen- geht das auch mit Spaß? ändern.
Wir erforschen, wie sich Schüler englische Vokabeln am besten merken können, wobei wir auch auf den Spaßfaktor der einzelnen Methoden achten. Wir führen verschiedene Methoden wie zum Beispiel das Hören der Vokabel, das Sehen oder das Darstellen mit Bewegung und Rhythmus durch. Anschließend überprüfen wir mit Test, was sich die Probanden einprägen konnten.


Weiterentwicklung von Schuhen mit variabel hohem Absatz
Julia Rothe, 18 JFZ
Marcel Quintus
Das Ziel des Projektes ist, einen höhenvariablen Absatz für Schuhe herzustellen. Die Idee wurde von mir bereits im letzten Wettbewerb in Form von eindrehbaren Absatzscheiben un-tersucht und präsentiert. Der Absatz des Schuhs wirkte aufgrund der versatzvermeidenden Form überdimensioniert sowie wenig filigran und feminin. Durch die Befestigung mit Schrauben und Muffen waren die Absatzscheiben dick und der Absatz durch eine schlichte Drehbewegung lösungsgefährdet. Durch eine andere Absatzsilhouette und einem anderen Befestigungsmechanismus soll dem entgegengewirkt werden. Der neue Absatz wird mit einem 3D-Drucker gedruckt. Anschließend werden mit verschiedenen, unabhängigen Personen neue Alltagstests durchgeführt. Parallel dazu soll ein neues Schaft-Design entworfen werden, sodass sich der Schuh auch optisch verkauft.
Realisierung eines zukunftsfähigen Smartphones
Maximilian Schaffner, 20 und Christian Schaffner, 16
Prof. Dr. Uwe Klein
Unsere Gesellschaft ist zu einer Wegwerfgesellschaft geworden. In Deutschland liegen 124 Millionen Smartphones ungenutzt in der Schublade. Sie wurden bereits durch ein aktuelleres Modell ausgetauscht, obwohl es dazu keinen technischen Grund gab. So hat sich auch der Smartphonemarkt zu einer Wegwerfindustrie entwickelt. Um dieser gesellschaftlichen Entwicklung zu begegnen ist es notwendig, die Konstruktion eines Smartphones zu revolutionieren. Im vergangenen Jahr haben Maximilian und Christian Schaffner eine Marktstudie durchgeführt und ein Konzept erarbeitet.
In diesem Jahr wollen die Tüfler das Smartphone mit Leben füllen. Das heißt, dass sich die Brüder verstärkt der Hardware und den Schnittstellen zum Nutzer widmen. Christian besucht die Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule in Horb, Maximilian studiert an der Dualen Hoschule in Mosbach.
Nur das Äußere zählt?
Sabrina Hahn, 17 und Jana Schneiderhan, 17 Schülerinnen der Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb
Prof. Dr. Uwe Klein
Jeder kennt diese Situation: "Außen hui, innen pfui".
Ein Apfel der außen frisch aussieht, aber innen schon braun und faulig ist. Mithilfe des Versuches mit dem Gaschromatographen, wollen die Jungforscherinnen anhand des austretenden Gasen den Reifezustand des Apfels ermitteln und somit festellen, ob der Apfel noch genießbar ist.
Um dies zu vereinfachen und verständlich darzustellen, wollen die Schülerinnen einen Bildschirm, der darauf programmiert ist, je nach Peak bzw. Reifegrad eine entsprechende Farbe anzuzeigen:
-grün steht für gut,
-gelb für noch genießbar und
-rot für schlecht.


Hilfe, nasse Füße - Vergleich der Wasserdurchlässigkeit von verschiedenen Schuhmaterialien
Luise Mann, 11, Lena Pohl, 11 und Simon Müller, 11 Jahre, Schülerinnen und Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums
Anna Ensslen, Linde Gündemann
Wer kennt dieses Alltagsproblem nicht? Ein Spaziergang im Regen oder ein unabsichtlicher Tritt in eine Pfütze und viele Leute haben schnell Wasser im Schuh und ungewollt nasse Füße. Doch welche Schuh-Materialien sind besonders robust und lassen wenig oder gar kein Wasser durch? Beim Schuhkauf wird einem oft ein Schutz für das Obermaterial in Form einer Imprägnierung empfohlen. Ist diese Maßnahme tatsächlich empfehlenswert, um länger trockene Füße zu haben? Um diese Fragen zu beantworten, haben sich Luise Mann, Lena Pohl und Simon Müller einen Versuchsaufbau überlegt, um 18 verschiedene Materialien (z.B. Leder, Gummi, Mesh, GoreTex) auf ihre Wasserdurchlässigkeit zu untersuchen. Zusätzlich soll die Veränderung ausgewählter Materialien mit einer Imprägnierung erforscht werden.
Am Ende aller Versuche waren 8 Schuhmaterialien (2 davon imprägniert) wasserundurchlässig. Die zu Beginn aufgestellten Vermutungen konnten alle untersucht werden. Aber nicht alle von ihnen wurden bestätigt.


Biologie

Kompostierbarkeit selbsthergestellter Bioplastiksorten
Julia Fokt, 17 Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb
Prof. Dr. Uwe Klein
Plastik ist ein sehr aktuelles Thema, denn besonders die Abbaubarkeit spielt im heutigen Zeitalter eine wichtige Rolle. Die Kompostierbarkeit testete und verglich Julia Fogt anhand selbst hergestellter Bioplastiksorten unter speziellen Bedingungen in einem Kompostbehälter, in dem man zusätzlich Sauerstoff, CO2-Abgase, sowie auch die Temperatur messen kann. Julias Bioplastik aus Glycerin, Stärke und Essig erwies sich bereits als sehr gut kompostierbar.


Ich bringe Licht ins Dunkel - Untersuchung des Pflanzenwachstums bei verschiedenen LEDs
Gemma Kienzle
OStR Katharina Steiner
Im 21. Jahrhundert wird es immer schwieriger, die Weltbevölkerung mit ausreichend Nahrung zu versorgen, da die Weltbevölkerung ständig wächst und durch den rasanten Klimawandel Pflanzen an einigen Orten bald nicht mehr wachsen können. Um Pflanzen unabhängig von der Einstrahlung von Sonnenlicht wachsen zu lassen, hat die Firma euroLighting eine LED entwickelt, die 98 % des Spektrums des Sonnenlichts imitiert. Die Jungforscherin hat diese LED mit anderen weißen und farbigen LEDs verglichen. Dafür hat sie ermittelt, welche Lampe sich beim Wachstum von Sonnenblumen und Salat am besten eignet und wie sich das unterschiedliche Licht auf die Pflanzen auswirkt. Gemma hat sich die Fragen gestellt:
- Ersetzt diese LED wirklich das Sonnenlicht?
- Wäre nicht auch eine andere weiße LED für das Pflanzenwachstum geeignet?
- Würde eine einzelne Farbe ausreichen, damit die Pflanzen wachsen können?
- Lohnt es sich eine spezielle Pflanzenlampe zu kaufen?

Chemie

K.-o. durch Gamma-Butyrolacton - mehr als nur ein intramolekularer Ester
Lea Salome Marquardt, 16, Schülerin des Otto-Hahn-Gymnasiums
Prof. Dr. Uwe Klein
Jeder Jugendliche geht früher oder später einmal feiern und kommt somit auch in Kontakt mit alkoholischen Getränken. Besonders als Mädchen wird man häufig darauf hingewiesen, dass man niemals von Fremden ein Getränk annehmen bzw. das eigene Glas stets im Auge behalten soll, da man sonst schnell Opfer von K.-o.-Tropfen werden kann. K.-o.-Tropfen sind farb- und geschmacklose Betäubungsmittel, die schon in geringen Mengen den Konsumenten bewusstlos und somit wehrlos machen. Besonders in der Party-Szene werden solche Tropfen häufig missbraucht. Der Großteil der Wirkungsstoffe kann auf legalem Wege im Internet bestellt werden. Erschreckend einfach findet man dort auch Anleitungen zur Synthese von K.-o.-Tropfen.
Ziel des Projektes von der 16jährigen Lea ist es nun herauszufinden, wie aufwendig es tatsächlich ist, chemisch nahezu reine K.-o.-Tropfen zu synthetisieren, diese mit Hilfe der Gaschromatografie und Infrarotspektroskopie zu charakterisieren und anschließend wieder nachzuweisen.

Seifenblasen zum Anfassen
Ronja Steiner10, Binan Alsamak, 11
Anna Ensslen, OStR Katharina Steiner
In diesem Projekt wollen Ronja Steiner zbd Binan Alsamak eine Seifenblasenmischung finden, mit der sie Seifenblasen (mit Handschuhen) hin und her spielen können. Die Jungforscherinnen haben fertige Mischungen getestet und Rezepte im Internet gesucht und gemischt. Dabei ist Ihnen aufgefallen, dass manche Seifenblasen stabiler sind als andere. Außerdem platzen die Blasen aus unterschiedlichen Mischungen beim Berühren mit verschiedenen Stoffen unterschiedlich schnell. Deshalb wollten die Tüftlerinnen herausfinden, wovon es abhängt, ob sich Seifenblase und Untergrund vertragen. Dazu haben sie auch eigene Rezepte entwickelt.
Ronja Steiner besucht das Schickhardt-Gymnasium in Herrenberg und Binan Alsamak geht auf die Gemeinschaftsschule in Bondorf. Sie haben eine Seifenblasenmaschine gebaut, um den Puste-Vorgang zu vereinheitlichen. Dann haben sie mehr als 20 Flüssigkeiten auf vielen verschiedenen Untergründen getestet.
Wer sich mit Fleecehandschuhen Seifenblasen zuspielen will, kann sich aus Frosch Spülmittel, Glukosesirup, Glyzerin und destilliertem Wasser eine passende Flüssigkeit herstellen.

BlitzBlank sauber ?! - streifenfreier Blick durchs Fenster
Anabel Pietsch, 11, Natalia Lorenz, 12 Jahre - Schülerinnen des Otto-Hahn-Gymnasiums
Anna Ensslen, OStR Katharina Steiner
Wer möchte nicht einen klaren Durchblick haben - durch saubere streifenfreie Fenster?!
In unserer Arbeit möchten Anabel Pietsch und Natalia Lorenz verschiedene Fensterputzmittel und Fensterputztücher vergleichen und so herausfinden, welches die beste Kombination ist. Dafür testen die Schülerinnen des Otto-Hahn-Gymnasiums verschiedene Reinigungsmittel und Tücher bei unterschiedlichen Verschmutzungen. Sie möchten auch selbst Fensterputzmittel mischen und testen. Dabei wollen die Tüftlerinnen prüfen, ob und inwiefern diese umweltfreundlicher sind als gekaufte Mittel.
Zu Beginn des Projektes haben die Schülerinnen bei ihren Nachbarn eine Befragung zum Fensterputzen durchgeführt. Ihr Ziel ist es, dass sie ihren Nachbarn über die beste Fensterputzart beraten und diese von ihnen ausprobieren lassen können.

Vergleich der Schadstoffe von Zigaretten und E-Zigaretten
Levi Kiefer, 17, Anna-Maria Gerhardt, 17 Schüler und Schülerin der Gewerblichen und Hauswirtschaftlichen Schule Horb
Prof. Dr. Uwe Klein
In diesem Projekt geht es uns um den Vergleich und vorallem um die Analyse der Menge und Anzahl an Schadstoffen. Dies wollen Levi und Anna-Maria mithilfe von Konsummitteln erläutern, die im Zusammenhang mit Nikotin stehen. In ihrem Vergleich benutzen die Jungforscher als Beispiele einmal die klassische Zigarette und als Gegensatz die moderne E-Zigarette, um somit einen Vergleich zwischen alt und neu zu schaffen. Ihren Versuchsansatz begannen sie mit der Filterung der Partikel, die im Zigarettenrauch enthalten sind. Mithilfe von Gaswaschflaschen und einer Membranpumpe reichern die Schüler die Inhaltsstoffe in Aceton an. Anschließend wird die Menge der Schadstoffe in einem Gaschromatographen bestimmt. Im zweiten Durchgang wird dann dasselbe mit dem Dampf der E-Zigarette durchgeführt.
Anhand dieser Analyse erhoffen sich die Tüftler einen klaren Unteschied feststellen zu können und vorallem eine Verbesserung des Niktoinkonsums in der heutigen Zeit zu erkennen.

Geo- und Raumwissenschaften

FFF - Fotovoltaik For Future
Manuel Ehnes, 13 und Björn Steiner, 13
OStR Katharina Steiner, Linda Gündemann
Manuel Ehnes, 13 Jahre besucht das Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold und Björn Steiner, 13 Jahre Schickhardt-Gymnsium in Herrenberg ist aufgefallen, dass neben Autobahnen viel Fläche mit Solaranlagen belegt ist. Das ist einerseits toll, weil es zeigt, dass die Stromproduktion aus regenerativen Quellen zunimmt. Andererseits wird dadurch Fläche verbaut, die zum Beispiel auch zur Lebensmittelproduktion nutzbar wäre.
Die Jungforscher haben sich deshalb die Frage gestellt, ob sich Solarzellen platzsparender anordnen lassen. Sie haben beobachtet, dass sich die Blätter von Pflanzen gegenseitig fast nicht abschatten. Die Schüler haben erfolgreich versucht, dieses Prinzip auf die Anordnung von Solarzellen zu übertragen. Die Leistungsfähigkeit unseres Prinzips haben wir mit Hilfe von Simulationen und Messungen an einem verkleinerten Modell nachgewiesen. Am besten geeignet sind dreieckige „Blätter“, die von Ebene zu Ebene um 135° versetzt angeordnet sind. Bei 10 Blättern erreichen die Tüftler eine Flächeneinsparung von 20 %, bei 40 Blättern von 80 %. Mit Hilfe von Vergleichen veranschaulichen sie die in Baden-Württemberg einsparbare Fläche.
Die Baumdetektive - die Ringe sind der Schlüssel zur Vergangenheit
Max Burkhardt, 11 und Lui Merz,11
Jeanine Ehret, Janine Kosanke
Max Burkhardt, 11 und Lui Merz,11 hat interessiert, wie stark der Wassermangel der letzten Jahre bei uns in Freudenstadt ist. Gibt es eine Auswirkung auf unsere Bäume, die man an den Jahresringen sehen kann? Ist der Wassermangel bei uns auch so stark wie in anderen Regionen? Deshalb haben die Schüler des Kepler-Gynasiums aus Freudenstadt verschiedene Jahre miteinander verglichen (Niederschlag, Dicke der Jahresringe,Temperatur), um herauszufinden wie stark es sich verändert hat.


Mathematik/Informatik

Das unschlagbare Ghostcar - Carrerabahnsteuerung mit einem Mikrocontroller
Nils Steiner, 12 und Lukas von Zezschwitz, 11
OStR Katharina Steiner, Nils Raaf
Lukas und Nils fahren gerne Rennen mit Carrerabahn-Autos. Leider wollen ihre Geschwister nicht so viel gegen die Jungs fahren, wie sie das gerne hätten. Deshalb wollten die Schüler ein computergesteuertes Ghostcar entwickeln, gegen das sie fahren können.
Die Tüftler steuern das Ghostcar mit einem Funduino Mega Mikrocontroller. Dieser bestimmt die Position des Autos auf der Bahn mit Hilfe von Lichtschranken. Er regelt die Geschwindigkeit über einen Servo-Motor, der den Handregler bedient.
Die Jungforscher haben für jeden Streckenabschnitt in vielen Versuchen eine möglichst hohe Geschwindigkeit und die passende Servostellung bestimmt. So haben sie ein Ghostcar programmiert, das bisher keiner geschlagen hat.

Energieeffiziente Steuerung des Schulnetzes
Elia Rettke, 14, Martin-Gerbert-Gymnasium Horb
Dr. Christian Fuchs
Es geht um eine energieeffizientere Nutzung des Schulnetztes mit ca. 60 PCs. Zuerst wurde der Energieverbrauch der drei verschiedenen PC-Sorten in den verschiedenen Modi (Leerlauf, Hochfahren, Herrunterfahren und Energiesparmodus) gemessen. Damit wurde die Zeit berechnet, wie lange man die PCs im Leerlauf laufen lassen kann, bis es effizienter wäre ihn herunter zu fahren. Es wird ein Windows PowerShell Skript geschrieben um unser Schulnetz enenrgieeffizienter zu steuern.
Der 14jährige Elia Rettke besucht das Martin-Gerbert-Gymnasium in Horb.

Realisierung einer Ablaufsteuerung in einer Roboterversuchsanlage
Luis Teufel
Marcel Quintus
Da Roboter in Automatisierungsanlagen immer weitere Verbreitung finden, ist wichtig die den Aufbau, die Komponenten und die Funktionsweise möglichst anschaulich und einfach dazustellen. Daher soll in diesem Projekt eine Roboterversuchsanlange aufgebaut werden, in welcher die wesentlichen Komponenten integriert sind, aber auch einfach auf die jeweiligen Anwendungsfälle umgebaut werden können. Damit aber die Anwender die Anlage auch leicht und einfach steuern und sich auf das Wesentliche konzentrieren können, hat Luis Teufel, 16, zum Ziel gesetzt, eine Anlagenablaufsteuerung umzusetzen, dass diese auch ohne Programmierkenntnisse abgeändert werden kann. Dazu müssen die einzelnen Anlagenteile so vorkonfiguriert werden, dass sie über vordefinierte Schnittstellen angesteuert werden können – und eben auch auf andere Abläufe reagieren können. Luist besucht das Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold.
Inventarüberwachungssystem
Luca Dold, 15 Jahre
Marcel Quintus
In Schulen bzw in öffentlichen Bereichen gibt es meist ein Matreriallager, in welchem hochwertige Geräte wie zum Beispiel NoteBooks gelagert werden. Das Problem ist, dass bei einem freien Zugriff auf das Lager, niemand weiß welche Person was entnommen hat. Somit kann es passieren, dass Dinge entnommen werden und aus Vergesslichket nicht mehr zurück gebracht werden.
Ziel dieses Projektes von Luca Dold, 15, ist es ein automatisches Überwanchungssystem für einen abgeschlossenen Schrank zu erstellen um so nachzuvollziehen wer wann was entnommen hat. Dazu wird an einem Schrank ein Fingerabdruckscanner angebracht, welcher die Identität der Person feststellt und den Zugriff auf den Schrank freigeben soll. Die genaue Lagerbestandserfassung soll mit einem Vorher-Nachher-Vergleich die entnommenen Produkte erfassen. So soll gewährleistet werden, dass jede Person sich frei entscheiden kann was entnommen werden soll, ohne die Produkte zu scannen oder ähnlichem. Luca besucht das Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold.

Physik

Der perfekte Flummi
Marlon Walz
Fabian Ruf
Marlon Walz, 12 Jahre hat untersucht, welches Material und welche Flummigröße am besten dazu geeignet ist, um einen optimalen Flummi herzustellen, der am höchsten springen kann. Für diese Untersuchung habe der Jungforscher vom Christophorus Gymnasium verschiedene Rezepte für die Herstellung von Flummis im Internet recherchiert und diese dann auch selbst hergestellt
Analyse des Verhaltens einer nicht-newtonsche Flüssigkeit beim Aufprall
Robin Klink, 17 und Kevin Bohnet, 16 Jahre
Dr. Christian Fuchs
In Wasser gelöste Speisestärke ist eine sehr interessante Flüssigkeit. Trifft ein Körper darauf, verhält sie sich plötzlich wie ein Feststoff. Dabei wird der Körper sehr stark abgebremst. Danach ist die Speisestärke wieder flüssig. Diesen Vorgang der Abbremsung betrachten Robin Klink und Kevin Bohnet vom Martin-Gerbert-Gymnasium in Horb in ihrem Projekt genauer. Dazu verwenden sie eine Highspeed-Kamera, mit der wir den Aufprall filmen. Damit analysieren die Jungforscher die Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abbremsung und die dabei wirkenden Kräfte.

Rollt's?
Anton Zug, 11 und Tim Kantowski, 11
OStR Katharina Steiner, Linda Gündemann
Anton und Tim erforschen unterschiedliche Reifen auf zwei unterschiedlichen Bodenbelägen (Teppichboden und glatter Boden) und ihre Auswirkung auf die Reichweite (Rollweite) eines Versuchsautos aus Lego. Erst testen die Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums unterschiedliche Reifengrößen mit gleichem Profil (die Reifen wurden mit Papier ummantelt), dann gleichen sie den Masseunterschied der verschieden großen Reifen aus und testen wieder. Danach testen die Tüftler die unterschiedlichen Profile bei gleichbleibender Masse. Beide Messreihen führen sie auf beiden Untergründen durch. Mithilfe einer immer gleich aufgebauten Rampe lassen sie das Auto rollen. Die erreichte Strecke wird gemessen und dann protokolliert. Jeden Reifensatz testen Anton und Tim pro Runde genau 10mal. Bei den Messreihen hat sich herausgestellt, dass die Variante mit den größten Reifen am weitesten kommt, egal, ob mit Papier ummantelt oder mit dem normalen Profil.

Visualisierung von stehenden Wellen auf schwingenden Platten
Marie Alexandra Keck, Vanessa Renz
StR Lars Erik Buchholz
Wenn sich auf einer begrenzten Oberfläche stehende Wellen ausbilden, entstehen Muster von Knotenlinien. Diese kann man z.B. mit Sand sichtbar machen. Können Platten an den Enden frei schwingen, entstehen sogenannte Chladnische Klangfiguren benannt nach dem Physiker E.F.F. Chladni (1787). Da sich jedoch die Wellen nicht sinusförmig auf der Platte ausbreiten, lassen sich nur schwer mathematische Lösungen zur Berechnung der Knotenlinien finden.
Marie Alexandra Keck, 16 und Vanessa Renz, 17, von der Gewerblichen und Hauswirtschaftlichen Schule in Horb haben sich mit der Sichtbarmachung von den zumeist symmetrischen Mustern, die sich auf der Platte ausbilden beschäftigt. Neben den herkömmlichen Granulaten wie Sand und Zucker, verwenden die Schülerinnen unter anderem Fluide, womit sie die Wellenausbreitung optisch analysieren können.
Analyse von möglichen Beeinflussungsfaktoren des Kaye-Effekts
Florian Hofmann,18, Shannon Jvonne Kaiser,18, Jona Rebmann, 16
StR Lars Erik Buchholz
Warum springt Shampoo? Trift ein Shampoostrahl auf eine Oberfläche, so kann es unter bestimmten Bedingungen zu einer Sprung-Schleife des Shampoos kommen. Dieses Phänomen wurde vom britischen Ingenieur Alan Kaye im Jahre 1963 zum ersten Mal beschrieben. Seither ist es als Kaye-Effekt bekannt. Erst 2006 gelang es niederländischen Physikern diesen Effekt mit Hilfe von einem einfachen Modell zu deuten. Dieses Modell basiert auf der Eigenschaft der Strukturviskosität des verwendeten Fluids. Trotzdem gibt es noch viele Fragen, die immer noch ungeklärt sind. Aufgrund der ersten Versuche vermuten Florian Hofmann, Shannon Jvonne Kaiser und Jona Rebmann , von der Gewerblichen und Hauswirtschaftlichen Schule in Horb, dass Luft Einfluss auf den Kaye-Effekt hat. Mit dieser und weiteren Bedingungen beschäftigen sich die Jugendlichen in ihrem Projekt.

Technik

Wir bauen einen Thermocycler für die Polymerase-Kettenreaktion
Zwillingsbrüder Leo und Luca Brösamle, 17 Jahre
Heinz Weippert, OStR Katharina Steiner
Die 17jährigen Zwillingsbrüder Leo und Luca Brösamle, bauen mithilfe eines Peltierelementes einen Thermocycler, mit dem sie Proben in kleinen Reaktionsgefäßen, sogenannten Eppis, erhitzen können. Dieser soll mit dem Arduino gesteuert werden können. Um die DNA in den Proben zu vervielfältigen, führen die Jungforscher 35 Temperaturgänge mit drei verschiedenen Temperaturen durch: 94°C, 52°C und 72°C. Diese Temperaturen müssen für bestimmte Zeiten gehalten werden, damit die Polymerase-Kettenreaktion, kurz PCR, stattfindet.
Herausforderungen hierbei sind es, einen geeigneten Aufbau zu entwerfen, der den technischen Anforderungen standhält und ein funktionierendes Programm zu entwickeln.
Außerdem haben die Schüler natürlich überprüft, ob der Thermocycler funktioniert und konnten feststellen, dass er funktioniert und sie tatsächlich DNA vervielfältigt haben.


Ferngesteuerter Rasenmäher
Nico Stanglmaier, Linus Kiefer beide 13 Jahre alt
Simon Stöcker und Heinz Weippert
In den Sommerferien schauten Nico Stanglmaier, Linus Kiefer einem Bekannten beim Rasenmähen zu. Sie beobachteten, wie er seinen Rasenmäher an einem Seil befestigte. Er ließ diesen den Hang hinunter und zog ihn wieder herauf, um seinen Hügel abzumähen. Die Lösung mit dem Seil war schon sehr schlau, aber wie könnte man sie noch verbessern überlegten die 13jährigen Realschüler der Christiane-Herzog-Realschule? So kamen die Jungforscher auf die Idee, einen ferngesteuerten Rasenmäher zu entwickeln.
Dieser sollte folgendes können:
- ohne körperliche Anstrengungen an Hängen mähen
- über eine Funkverbindung gesteuert werden
- an vielen unterschiedlichen Stellen einsetzbar sein
Die Tüftler bekamen einen Rasenmäher mit Frontantrieb gesponsert. Damit wir die oben genannten Forderungen erfüllen können, wurde eine Hinterradlenkung angebracht. Wenn die Schüler jetzt mit einer Fernsteuerung lenken, sendet diese ein Signal an die Empfänger am Rasenmäher. Dort ist ein Motortreiber angeschlossen, der das Signal an den Scheibenwischmotor weiter gibt. Über ein Gestänge wird der Rasenmäher gelenkt.

Entwicklung einer Traktionsbatterie für ein E-Kart
Mats Raaf
Philipp Swoboda, Stefan Zistler
In diesem Projekt entwicklete und fertigte der 16jährige Mats Raaf eine Batterie für ein elektrisch angetriebenes GoKart.
Die Entwicklung umfasst sowohl die mechanische und elektrische Verbindung der einzelnen Akkuzellen, den Aufbau eines Gehäuses für die Batterie als auch den Bau und die Programmierung eines Battery Management Systems für den Akkupack. Als Akkuzellen kommen Lithium-Ionen Akkus vom Typ Samsung INR1865030Q zum Einsatz, die mithilfe des Punktschweißverfahrens verbunden werden. Zudem wurde ein neuer Brushless-Motor eingebaut, welcher einen höheren Wirkungsgrad und Rekuperation ermöglicht.
Mats Raaf besucht die Rolf-Benz-Schule in Nagold
Elektrolyse: Umwelt und Nachhaltigkeit
Aaron Renz, 12 und Luca Tuminello, 13 besuchen das Otto-Hahn-Gymnaisum
Prof. Dr. Uwe Klein
Bei Arbeiten zur galvanischen Abscheidung von Kupfer und Silber sind wir auf die Idee gekommen, etwas für die Umwelt zu tun.
Nimmt man als Elektrolyt Natriumsulfat, entstehen bei der Elektrolyse neben Wasserstoff und Sauerstoff auch Schwefelsäure und Natronlauge. Wasserstoff ist ein nachhaltiger und umweltfreundlicher Energieträger. Alle Lebewesen brauchen Sauerstoff. Schwefelsäure kann in der Düngemittelindustrie verwendet werden. Natronlauge kann dazu verwendet werden, um Kohlendioxid aus der Luft zu entfernen.
Das Ziel von Aron und Luca ist es, zunächst mit Strom aus der Steckdose herauszufinden, wie viel dieser Chemikalien in Abhängigkeit von Strom und Zeit entstehen. Schließlich wollen die Jungforscher die Elektrolyse mit Solarstrom betreiben.


Untersuchung von Methoden zur Bereinigung von Datenträgern
Pascal Schillsott, Julius Dettinger beide 16 Jahre alt
Dr. Christian Fuchs
Um Datenträger zu bereinigen, müssen diese entweder formatiert oder geschreddert werden. Im ersten Fall sind die gelöschten Daten trotzdem wieder herstellbar, im anderen Fall werden die Festplatten geschreddert und sind so natürlich nicht mehr zu gebrauchen.
Pascal Schillsott, Julius Dettinger vom Martin-Gerbert-Gymnasium in Horb wollen Methoden untersuchen wie/ob Daten auf einem Datenträger (sowohl HDDs, SSDs und FLASH-Datenträger) endgültig gelöscht werden können und dies ohne großen Aufwand umsetzbar ist. Als Bonus sollte die Methode natürlich den Datenträger intakt lassen.
Dafür haben die 16jährigen Tüftler die Datenträger sowohl magnetische Feldern, als auch elektrischen Feldern ausgesetzt. Im weiteren Verlauf setzen sie die Datenträger elektromagnetischen Wellen (z.B.: Mikrowellen) aus.

Sensor gestützte, intelligente Topf-Bewässerung mit Arduino Bauelementen
Eren Azak, 13 und Paul Häfele, 14
Martin Kohler
Automatische Blumentopf-Bewässerung mit Arduino
Die beiden Jungforscher, Paul und Eren, planen eine automatische Blumen(-Topf)Bewässerung mit Hilfe von Arduino Mess- und Steuerungs-Technik zu bauen.
Schwerpunkt dieser Arbeit ist zunächst der Bau einer entsprechenden Messeinrichtung um das Verhalten verschiedener Blumentopf-Größen und-Erden untersuchen zu können. Dazu prüfen Eren von der Christiane-Herzog-Realschule und Paul vom Otto-Hahn-Gymnasium entsprechende Sensoren auf Langzeit-Eignung. Auch eine Langzeit-Aufzeichnungsmöglichkeit mit Speicherung der Daten, Feuchtigkeitsgrad der Blumenerde (mit Datum/Uhrzeit ) gehören zu den Aufgaben, die sich die Jungforscher gestellt haben. Eventuell kommen noch Raumtemperatur/Luftfeuchtigkeit als weitere Daten dazu, um eine bessere Beurteilung der Bewässerungs- Strategie zu finden.
Aufspüren von elektrischen Feldern
Peter Scharpf, 11, Micha Diehl, 11 Jahre
Heinz Weippert
In einem Buch und im Internet haben Peter Scharpf und Micha Diehl, gelesen, dass verschiedene Fische z.B. Rochen und Haie elektrische Felder mit einem Sinnesorgan aufspüren können. Diese Fische können in einem Aquarium vorbeilaufen Menschen hinter einer Glasscheibe aufspüren.
Die beiden 11jährigen Schüler des Otto-Hahn-Gymnasiums wollten versuchen so schwache elektrische Felder mit einem Versuchsaufbau sichtbar zu machen.
Da sie keine Tierversuchen machen wollen und die elektrischen Signale von vorbeigehenden Tieren, aber auch von Menschen so schwach sind, haben die Tüftler angefangen elektrische Impulse mit Hilfe von Elektroden am Handgelenk von uns selbst zu messen und grafisch darzustellen. Dazu haben sie ein Gerät gebaut, das wie ein EKG (Elektrokardiographie) die Herztätigkeit aufzeichnet.

Perpetuum Mobile Im Internet habe ich Videos gesehen mit verschiedenen Modellen von Perpetuum Mobiles. Alle haben mir gesagt, dass es keine Maschine gibt die ohne Zuführung von Energie immer auf Ewigkeit läuft. Mit anderen Worten das Perpetuum Mobile ist technisch bzw. physikalisch nicht möglich. Das wollte ich in irgendeiner Weise ausprobieren. Dazu habe ich eine Modell das ich im Internet gesehen nachgebaut und will dern Versuch selbst überprüfen. Hannes Deuble Betreuer: Heinz Weippert
Hannes Deuble, 12
Heinz Weippert
Im Internet hat Hannes Deuble Videos gesehen mit verschiedenen Modellen von Perpetuum Mobiles. Viele Leute haben zu Hannes gesagt, dass es keine Maschine gibt, die ohne Zuführung von Energie immer auf Ewigkeit läuft. Mit anderen Worten das Perpetuum Mobile ist technisch bzw. physikalisch nicht möglich.
Das wollte der 12jährige Hannes in irgendeiner Weise ausprobieren.
Dazu hat er ein Modell das er im Internet gesehen hat, nachgebaut und will dern Versuch selbst überprüfen. Hannes Deuble besucht das Bildungzentrum in Wildberg.

Bau und experimenteller Test eines Lifting-Body-Planes
Jasha Grüner 17, Florian Stare 20,
Prof. Dr. Uwe Klein
Im letzten Jahr haben sich Jasha Grüner und Florian Stare mit der Planung und dem Bau eines Lifting-Body-Aircrafts, demnach
eines Flugzeugs ohne Flügel, befasst. Dafür haben die Jungforscher die besten Features aus vielen verschiedenen Vorlagen von ehemaligen Experimentalflugzeugen von Boeing, der NASA und Lockheed Martin verwendet und damit ein Konzept zusammengestellt von welchem die Tüftler erwarten, dass es relativ gute Flugeigenschaften aufweist. In einer Versuchsreihe bei der ihr im Maßstab 1:6 nachgebauter Prototyp von einem Hubschrauber abgeworfen wurde, haben sie die Flugeigenschaften auf experimentelle Weise getestet und mit den Ergebnissen einen fliegerischen Bericht zusammengestellt. Jasha Grüner, 17 besucht das Otto-Hahn-Gymnsium und Florian Stare war Schüler des Technischen Gymnasiums in Nagold

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