Jugend forscht 2016
Arbeitswelt
| Schrank mit Hebemechanismus | |
| Die Nachwuchsforcher Maximilian Gutekunst (12) und Luis Teufel (12) aus dem Otto-Hahn-Gymnasium entwickelten einen Schrank mit Hebemechanismus. Die Vorrichtung erlaubt die Behälter zu be- und entladen und nach unten zu schwenken. Damit die obere Fläche eines großen Schrankes auch für kleinere Menschen (Kinder) erreicht werden kann.
Betreuer: Heinz Weippert |
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Dritter Platz Fachgebiet Arbeitswelt |
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| Entwicklung einer orthopädischen Hebehilfe auf Basis von Memory-Metallen | |
| Willi Holm (16), Lisa Weiß (15) und Maximilan Barth (16) aus dem Otto-Hahn-Gymnasium haben sich dem Thema Gesundheitsprävention für stark muskelbeanspruchende Berufsfelder angenommen.
Das Ziel des Projektes ist es, das Aufrichten des Rückens beim Anheben von schweren Lasten wesentlich zu erleichtern. Die Jungforscher setzten die Idee mit Hilfe von Memorymetall-Federn, und einem Gurtgerüst auf dem Rücken um. Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein |
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Regionalsieger Fachgebiet Arbeitswelt |
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| Entwicklung und Bau der Mechanik für eine über einen Savoniusrotor angetriebene Teichbelüftung | |
| Manche Fische, beispielsweise Koikarpfen, können nur in einem Teich mit einem ausreichenden Sauerstoffgehalt gut leben. Um einen hohen Sauerstoffgehalt im Teich zu haben, verwendet man herkömmlich eine Membranpumpe, die das Wasser im Teich nach dem Airlifterprinzip umwälzt. Hierbei besteht das Problem, dass es bei vielen Teichen keine nahgelegene Stromversorgung gibt. Die Jungforscher, Sadik Ozyanik (20), Rebecca Tillery (17) und Maximilian Götz (17) aus der Gewerblichen und Hauswirtschaftlichen Schule Horb, haben sich entschieden, einen Savonius-Rotor zu bauen, welcher einen Akku auflädt. So kann die Membranpumpe auch bei Windstille oder an Sommertagen immer einen hohen Sauerstoffgehalt im Teich garantieren. Das Projekt wird im Rahmen der vertieften Berufsorientierung vom TheoPrax Zentrum Fraunhofer Institut Chemische Technologie (ICT) unterstützt. Betreuer: Harald Swoboda |
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| Die perfekte Babyflasche | |
| Wie können Mütter es sich erleichtern Milch für ihr Baby zu machen, wenn sie nicht mehr stillen? die Jungforscher Caloin Maywurm (12) und lasse Bredtmann (12) aus dem Kepler-Gymnasium Freudenstadt fragten sich, wie man die Milch auf genau 37°C bringen könnte.
Das Team versuchte heißes Wasser mit kaltem Wasser zusammen zu schütten. Als erstes nahmen sie das 1:1 Verhältnis dann 2:1 und anschließend 2,5:1. Dann probierten sie wann man kochendes Wasser in eine wie große Thermoskanne füllen muss, dass es nach so und so vielen Stunden genau 37°C hat. sie probierten es mit 24 Stunden, 12 Stunden 6 Stunden, 3 Stunden und 1 Stunde. Anschließend machten die Jungforscher wieder die Schüttversuche aber dieses mal mit Milchpulver darin, denn sie wollten herausfinden, ob das etwas ausmacht. Betreuerinnen: Janine Skauradzun, Anne Hugger |
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| Regelung und Kühlung extrudierter Kunststoffteile | |
| Jonas Renz (16) und David Kaiser (15) aus dem Otto-Hahn-Gymnasium wollen die Kühlung der Kunststoffteile, die aus einer Extrudiermaschine kommen, optimieren und damit Energie sparen.
Um die Kühlungstemperatur konstant zu halten, wird derzeit das Kunststoffteil durch ein auf 14°C gekühltes Wasserbad geleitet. Es kommt dauerhaft kühles Wasser hinzu, während das erwärmte Wasser ständig abgeführt wird, Das Ziel des Projektes ist es, das erwärmte Wasser erst bei der Überschreitung einer gewissen Temperatur abzuführen und erst dann gekühltes Wasser zuzuführen. Das Projekt läuft im Rahmen der Engineering Academy by JFZ mit der Firma Frank Plastik in Salzstetten und der Agentur für Arbeit in Nagold.Betreuer:Stefan Zistler, Wolfgang Köbele |
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Biologie |
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| Blutdruck und Herzschlag bei sportlichen Übungen | |
| Julian Bonfert (14) aus dem Christophorus Gmynasium in Altensteig will herausfinden, ob die Schülerinnen und Schüler des Christophorus Gymnasiums neben ihrer musischen Begabung auch sportlich fit sind. Julian misst, dokumentiert und wertet nach sportlichen Übungen Herzschlag und Blutdruck bei seinen Mitschülern der Klassen 5 – 10 aus.
Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein |
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| Obst oder Gemüse, wer gewinnt das Vitamin C Rennen? | |
| Anna Wahl und Lena Löffler wollen herausfinden, welches Obst oder Gemüse mehr Vitamin C hat. Verschiedene Sorten Obst und Gemüse werden auf deren Vitamin C-Anteil untersucht. Dabei bestimmen die Jungforscherinnen auch, ob Bio oder gespritzte Sorten mehr Vitamin C enthalten. Anna und Lena besuchen das Otto-Hahn-Gymnasium und sind beide 11 Jahre alt.
Betreuerin: Dana Tran |
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| Die Rolle von Signalwegn in Krebszellen | |
| Die 16-jährige Carolin Köbele hat anhand von Computermodellen den Signalweg von normalen Zellen so verändert, dass er den Zustand einer Krebszelle annimmt. Danach hat die Jungforscherin aus dem Otto-Hahn-Gymnasium normale Zellen und Tumorzellen im Bezug auf Medikamente verglichen.
Betreuerin: Alina Renz |
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2. Fachgebiet Biologie |
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| Tomaten-, Geranien-, Bio-Kraäudererde - Sinn oder Unsinn? | |
| Der Frühling ist da und sie wollen ihren Garten oder Balkon neu bepflanzen. Sie haben ihre Pflanzen und kommen zu der Erde, wo es fünf verschiedene gibt, aber welche soll ich nehmen? Die Tomaten- , Geranien- oder doch die Kräutererde? Benedikt Schaber (13) und Benedikt Becht (12) aus dem Kepler-Gymnaisum in Freudenstadt haben sich mit verschiedenen Blumenerden beschäftig, welche ist am besten? Teuer oder billig? No-Name oder Marke? Viele Versuche wurden durchgeführt. Und zwar den Wasserversuch, damit wollten die Tüftler herausfinden wie wasserdurchlässig die Erde ist. Den Langzeitversuch, damit wollten sie sehen wie sich die gleichen Pflanzen in unterschiedlichen Erden entwickeln.
Betreuerinen: Janine Skauradzun, Anne Hugger |
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Chemie |
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| Saccharin – Synthese | |
| In vielen Lebensmitteln werden mittlerweile Zuckerersatzstoffe verwendet, durch die die süßen Speisen kalorienarm gemacht werden. Einer dieser Zuckerersatzstoffe ist Saccharin, den Julia Herz (15) und Karolin Scholz (16) genauer untersuchen wollen. Ausgehend vom Toluol werden die Jungforscherinnen aus dem Otto-Hahn-Gymnasium diesen Zuckerersatzstoff herstellen und die Synthese erforschen, ausprobieren und optimieren.
Betreuer: Theo Maulbetsch |
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Dritter Platz Fachgebiet Chemie |
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| Plastikdiesel, läuft damit ein Dieselmotor? | |
| Bei seinem „Vorprojekt“ hat der 13-jährige Jasha Grüner fertiggebracht, Diesel aus Kunststoff herzustellen (Plastikdiesel).
Da diese Art von Kraftstoff flüssig ist, weniger Schadstoffe bei der Verbrennung freisetzt und effizienter ist als verbrennender Kunstsoff ist, will der Jungforscher den Kraftstoff für die Verwendung in einem Dieselmotor optimieren.Um dies zu erreichen, stellte Jasha eine große Menge Plastikdiesel her und hydrierte diesen, um besser verbrennbare Verbindungen zu erhalten. Die Hydrierung erfolgt mit einem Platin-Katalysator ohne erhöhten Druck und ohne erhöhte Temperatur. Jasha besucht das Otto-Hahn-Gymnasium. |
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Regionalsieg Fachgebiet Chemie! |
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| Tablette rein, schlank sein? | |
| "Der perfekte Strandkörper!". Headlines wie diese finden sich in sämtlichen Magazinen regelmäßig wieder. Ein gesellschaftliche Ziel, das durch unterschiedliche Diäten und verschiedene Abnehmprodukte möglichst leicht erreicht werden soll. Eine bekannte Methode ist die Einnahme von Diättabletten. In Apotheken ist ein viel verkauftes Produkt "Formoline L112". Dieses soll Nahrungsfette während der Verdauung binden und somit eine Diät unterstützen. Die 18jährigen Jungforscherinnen Annabelle Rauser, Sarah Rösler und Johanna Weiß wollen die Wirkungsweise dieser Tablette mit einer quantitativen Analyse durch die Gaschromatographie testen. Hierbei untersuchen die Schülerinnen des Otto-Hahn-Gymnasiums Olivenöl mit seinen spezifischen Fettsäuren.
Elementar hierfür ist es, ein Verfahren zur Trennung von absorbiertem und nicht absorbiertem Öl zu entwickeln. Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein |
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Mathmatik |
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Dritter Platz Fachgebiet Mathematik |
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| Entwicklung der Stromversorgung und der Steuerung für eine über einen Savonius-Rotor angetriebene Teichbelüftung | |
| Michelle Wolf (18), Selina Seegis (18) und Alessandro Sailer (19) aus der Gewerblichen und Hauswirtschaftlichen Schule in Horb programmierten einen Mikroprozessor und integrierten die erforderlichen elektrotechnischen Komponenten in ein Gerät zur Umwälzung des Wassers in einem Fischteich .Die für die Membranpumpe und den Mikroprozessor erforderliche elektrische Energie soll über einen Savoniusrotor erzeugt und in einem oder mehreren Akkus gespeichert werden.Die Jungforscher haben drei technische Lösungen zur Stromerzeugung theoretisch untersucht und miteinander verglichen.Das Projekt im Rahmen der vertieften Berufsorientierung wurde vom TheoPrax Zentrum Fraunhofer Institut Chemische Technologie (ICT) unterstützt. |  |
Physik |
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| Bau und Klanganalyse eines selbstgebauten Verstärkers | |
| Tim Braun, 17 Jahre, aus dem Technischen Gymnasium in Nagold baut einen Verstärker und analysiert seine Klangqualität. Es gibt mehrere Arten von Verstärkern. Zum Beispiel A, B und D. Der junge Tüftler baut Typ A und B zusammen, weil man auf diese Weise Verstärker mit ähnlich gutem Klang bauen kann wie die Klasse A Verstärker. Gleichzeitig ist dieser Verstärker ähnlich effizient wie die Klasse B und benötigt darüber hinaus weniger Leistun.
Betreuer: Theo Maulbetsch |
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Dritter Platz Fachgebiet Physik |
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| Strömungsvisualisierung mittels Partikeltracking unterstützt duch IOD-Fluoreszenz | |
| In hochkomplexen Aufbauten (wie etwa in Schraubenverdichtern) ist es schwierig Drücke zu visualisieren und praktische Untersuchungen anzustellen. Bislang werden hierfür Programme verwendet, die zwar die Strömungsverhältnisse berechnen aber kein unmittelbares Bild liefern können.
Um jedoch einen direkten Einblick in das Vorgehen in solch komplexen Systhemen zu erhalten, wenden die Jungforscher Lisa Weiß (15), Clemens Stetter (15) und Paul Hampp (16) aus dem Otto-Hahn-Gymnasium die Methode des Partikeltracking in einem beispielhaften Versuchsaufbau an. Mittels Iodfluoreszenz sind haben die Jungforscher nicht nur die Strömungen, sondern auch die absoluten Drücke sichtbar gemacht. Die Jungforscher konnten auf Ergebnisse Das Projekt wird im Rahmen der vertieften Berufsorientierung mit der Firma BITZER Kühlmaschinenbau GmbH Ergenzingen und der Agentur für Arbeit unterstützt. Betreuer: Theo Maulbetsch |
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2. Platz Fachgebiet Physik |
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| Ausgeleierte Feder – kein Problem | |
| Der 14-jährige Benjamin Graf aus der xyzschule hat in einem YouTube Video gesehen, dass eine Büroklammer aus Nitinol total verbogen wurde und durch die Einwirkung von Hitze ihre ursprüngliche Form wieder annahm. Der junge Tüftler will herausfinden ob die Federkonstante einer Feder, bei unterschiedlichen Temperaturen im statischen und im dynamischen Zustand dieselbe bleibt.
Betreuer: Heinz Weippert |
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| Einfluss der Fließgeschwindigkeit bei Wasserrädern | |
| Bereits im letzten Jahr hat der 12-jährige Mats Raaf vom Paul-Klee-Gymnasium in Rottenburg Messungen an einem Wasserrad mit verschiedenen Durchmessern untersucht. Untersucht wurde der Wirkungsgrad aus hydraulischer und elektrischer Leistung. Den Einfluss der Fließgeschwindigkeit konnte nur qualitativ berücksichtigt werden. Daher hat der Jungforscher das Projekt mit genauen Sensoren und einer Messdatenerfassung mittels Arduino fortgeführt.Mit Hilfe der Bernoulli-Energiegleichung, kann die Fließgeschwindigkeit des Wassers beim Austreten aus der Düse bestimmt werden. Gleichzeitig wird die Umlaufgeschwindigkeit des Wasserrads mit einer genauen Drehzahlmessung ermittelt. Mats Raaf hat den Unterschied in diesen Geschwindigkeiten untersucht. Mit den Newton'schen Gesetzen lässt sich daraus die Kraft des Wassers auf das Wasserrad berechnen.
Betreuer: Julius Krause |
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| Kräftemessung für Klebstoffe | |
| Jonathan Sattler (13) und Daniel Mittelstädt (13) aus dem Martin-Gerbert-Gymnasium-Horb, haben untersucht wie sich die Haftkraft verschiedener Klebstoffe verhalten. Dazu haben die Jungforscher mit den Klebstoffen zwei Holzblöcke zusammengeklebt und dann die Kraft gemessen, die man aufwenden muss um die Holzböcke auseinander zu ziehen.
Mit einer Vorrichtung aus Stahlfedern konnte die Ausdehnung der Federn gemessen und so die Kraft in Newton ausrechnen werden. Jonathan und Daniel verwendeten Holzleim, Gummibärchenkleber und Harzkleber. Betreuer: Dr. Christan Fuchs |
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Regionalsieg Fachgebiet Physik |
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| Stimme – Genetischer Fingerabdruck? | |
| Lena Wössner (14) und Sofia Umpierrez (14) aus dem Kepler-Gymnasium Freudenstadt haben im letzten Jahr heraus gefunden, dass die Größe, das Alter und das Geschlecht die Stimmfrequenz beeinflussen, aber das Gewicht nicht. Jetzt wollten die Jungforscher untersuchen, ob die Stimme auch als genetischer Fingerabdruck herhalten kann und unsere Stimme vielleicht bald unsere Haustüren öffnen kann. Um dies festzustellen, wird unsere Stimme auf die Probe gestellt: und untersucht, ob sich die Grundfrequenz und die Anzahl an Obertönen verändert, je nach Stimmung, Tageszeit und Wohlbefinden.
Betreuerinnen: Janine Skauradzun und Anne Hugger |
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Technik |
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| Akku beim Bremsen aufladen – geht das? | |
| Da Energiegewinnung in letzter Zeit ein immer wichtigeres Thema geworden ist, haben Leon Maier (15) und Dominik Kocijan (16) sich die Frage gestellt, wie man auf einfache Weise Strom erzeugen kann - am besten ohne dabei die Umwelt zu belasten.
Die Tüftler wollen zeigen, wie man einen Akku beim Bremsen eines Fahrrades mit Hilfe eines Dynamos und eines Bremshebels aufladen kann. Außerdem könnte mit diesem Akku durch die beim Bremsen gewonnene Energie auch ein Handy während der Fahrt aufgeladen werden. Betreuer: Wolfgang Köbele |
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| Der Bau eines E-Basses mit Klanganalyse | |
| In Tom Eckstein (17) und Robin Lessinger, (18) aus dem Technischen Gymnasium Nagold haben einen E-Bass gebaut. Zuerst wurden die Teile ausgesägt lackiert, geleimt, ausgerichtet und schließlich verschraubt. Die Konstrukteure arbeiten nun im Bereich der Akustik und wollen die Störgeräusche beseitigen und einen reinen Ton erzeugen
Betreuer: Theo Maulbetsch |
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Dritter Platz Fachgebiet Technik |
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| Money Safe | |
| Der 13-jährige Marlon Dost aus der Christiane Herzog Realschule hat eine mobile Alarmanlage für seinen Rucksack gebaut um damit seine Geldbörsen zu schützen. Für den mobilen Einsatz hat der Erfinder Solarzellen am Rucksack angebracht. Die Alarmanlage gibt ein Ton-und Lichtsignal ab. Mit einer Schaltung kann die Alarmanlage ausgeschaltet werden.
Betreuerin: Verena Schmitt |
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| Kann ein Fahrrad schwimmen? | |
| Die beiden 15-jährigen Joel Meier und Philipp Lehre, haben sich zum Ziel gesetzt, ein Amphibienfahrrad zu konstruieren. Aus Ballancegründen wurde ein Fahrrad mit drei Rädern (= Dreirad) ausgewählt. Die Jungforscher haben sich dann mit dem Antrieb, der Fortbewegungskraft und geeigneten Schwimmkörpern befasst. |  |
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Zweiter Platz Fachgebiet Technik |
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| Teilautonome Drohne | |
| Bei diesem Projekt geht es darum, eine Drohne im Raum teilweise autonom fliegen zu lassen. Dazu sollen verschiedene Sensoren, wie beispielsweise ein Ultraschallsensor, der für kurze Entfernungen Messwerte aufzeichnet, verwendet werden. Mit diesen Messwerten kann zum Beispiel die Höhe geregelt werden. In Zukunft soll die Drohne mittels verschiedener anderer Sensoren wie GPS oder Bewegungssensoren vollautonom fliegen. Das Projekt wurde von Johannes Hüttinger (15) und Henry Bai (14) vom Christophorus Gymnasium in Altensteig bearbeitet.
Betreuer: Philipp Swoboda |
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Interdisziplinärer Regionalsieg! |
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| Festigkeitsuntersuchung von 3D Druckteilen | |
| Rapid Prototyping Verfahren versuchen mit der Qualität der Ergebnisse immer näher an die Realität heranzukommen damit man Kundenwünsche sofort auf ein Produkt abbilden kann. Besonders hervorgetan hat sich bei den Verfahren hierbei das sogenannte Fused Deposition Modeling (FDM), welches üblicherweise als den 3D-Druck bezeichnet wird.Die Jungforscher Simon Helber (12) und Jonas Rauser (13) aus dem Otto-Hahn-Gymnasium wollen mit der Hilfe eines selbst aufgebauten Biegeversuches herausfinden inwieweit sich die Festigkeit eines Serienteiles von der eines FDM- Teiles unterscheidet.Dabei wurde einerseits die Durchbiegung und andererseits die Kraft welche die mit dem Hookeschen Gesetzes bestimmen. Mit diesen beiden Kennwerten werden dann die Festigkeitswerte abgeleitet und verglichen.
Betreuer: Marcel Quintus |
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Regionalsieg Fachgebiet Technik! |
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| Intelligente Energiespeicher – Stabilisierung der Stromnetze durch mitdenkende Kühlschränke | |
| Der 14-jährige Nils Raaf aus dem Paul-Klee-Gymnaisum in Rottenburg hat eine einfache Steuerung entwickelt, welche anhand der aktuellen Netzfrequenz selbständig erkennt, wie sehr das Stromnetz belastet ist. Mit dieser Information kann das Einschalten von Verbrauchern wie Wärmepumpen und Kühlschränken angepasst werden. Damit speichern diese Geräte vermehrt dann elektrische Energie in thermischer Energie, wenn das Angebot an Strom z.B. durch Solar- oder Windenergie hoch ist.Mit einem Mikrocontroller wird die aktuelle Netzfrequenz gemessen und die Abweichung zu 50Hz bestimmt. Ein Temperatursensor misst die aktuelle Temperatur im Wärmespeicher. Durch ein kurzes Programm wird der Ein- bzw. Ausschaltpunkt der Geräte an die Belastung im Stromnetz angepasst.Der Prototyp kann die Temperatursteuerung in den genannten Geräten ersetzen. Die Materialkosten betragen 5 Euro, es ist keine Datenverbindung erforderlich und für die Kunden bzw. Benutzer ergeben sich keine Unterschiede zu herkömmlichen Geräten.
Betreuer: Julius Krause |
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| Endlos E-Bike Fahren | |
| Vor zwei Jahren stellten die Geschwister Ellen und Jacques von Uli Braun (16) ein Rad mit Solarzellen vor, dass selbst in Bewegung eine kleine Batterie laden konnte. Das Prinzip dahinter war die will nun überprüfen, ob dies auch bei einem richtigen käuflichen E-Bike funktioniert. Dafür habe wurde auf einer Seite des Vorderrads 22 hintereinander geschaltete Solarzellen mit einer Nennspannung von je 2V und einer Stromstärke von maximal 380 mA angebracht. Außerdem hat Uli einen selbstgebauten Kohle-Stromabnehmer mit Kupfer-Schleifringen verwendet. Die erreichten Spannungen (45V) und Stromstärken (0,4A) habe ich an verschiedenen Tagen im Stehen und im Fahren über längere Zeiträume aufgezeichnet. Selbst an einem Novembertag konnte bei Sonnenschein die Batterie des Fahrrads komplett aufladen werden. Uli besucht die Christiane-Herzog-Realschule in Nagold
Betreuer: Prof. Dr. Uwe Klein |
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| Auftrieb einer Konstruktion mit gegenläufigen Rotoren | |
| Im vergangenen Jahr überließ dem 16jährigen Stefan Wahl aus dem Otto-Hahn-Gymnasium ein Bekannter einen Bauplan für eine Drohne. Diese Drohne bestand aus einer zentralen „Kapsel“ in der sämtliche Steuermodule, der Motor und der Treibstoff untergebracht sind, sowie aus einem großen, um die Kapsel rotierenden Rotor. Da Stefan noch nie eine solche Drohne gesehen hatte, war sein Interesse sofort geweckt. Doch bereits bei der ersten genaueren Betrachtung des Plans wurde ihm klar, dass es nicht möglich ist diese Drohne zu fliegen. Hauptproblem war, dass durch den einfachen Rotor ein Drehmoment entsteht, das nicht ausgeglichen wird (wie etwa bei einem Helikopter) und somit zu einem unkontrollierten Rotieren der Drohne in der Luft führen würde.
Inspiriert von einem Modellhubschrauber der zum Ausgleich des Drehmoments unter anderem einen gegenläufigen Rotor besitzt untersuchte Stefan, ob es möglich wäre das Drehmoment durch die Nutzung eines gegenläufigen Rotors komplett zu eliminieren Betreuer: Marcel Quintus und Prof. Dr. Uwe Klein |
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