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Die Beiträge 2010Fachgebiet Arbeitswelt: Aktiver Lernbaukasten
Wir möchten gerne einen Baukasten entwickeln, der das teilweise langweilige und stupide Lernen für Kinder und Jugendliche interessanter macht. Auch die mittlerweile so bedeutsamen alternativen Energien sollen bei unserer Arbeit Beachtung finden. Deshalb dachten wir an ein Auto, das mit alternativer Energie fährt. In unsere Überlegungen zogen wir als Energiequellen Solarstrom, Peltier und Brennstoffzelle mit ein. Vor allem wollten wir den Experimentierkasten alltagsnah gestalten. Zur Visualisierung nutzen wir ein Modellauto, das wir an unsere Bedürfnisse angepasst haben. Als Antrieb für das Auto dient uns ein Hochstrommotor, der aber nicht von unseren alternativen Energien genutzt werden kann. Deshalb haben wir einen sehr effizienten Glockenankergetriebemotor in das Chassis integriert. Nach mehreren Versuchsreihen mit dem Peltier-Element haben wir sehr gute Ergebnisse erhalten und darauf basierend eine Neuanordnung der Komponenten vorgenommen. Sehr wichtig bei solch einem Baukasten ist natürlich eine ausführliche Experimentieranleitung, damit der Lerneffekt gegeben ist. Diese sollte für Anwender oder Anwenderin verständlich und lehrreich sein. Als passenden Namen wählten wir „Komm in Fahrt - entdecke alternative Energien, die ein Modelauto antreiben”. Mit diesem Titel soll zum Ausdruck kommen, dass sowohl der Experimentator / die Experimentatorin als auch das Modell samt seines Energieerzeugungssystemes ständig in Bewegung ist.Fachgebiet Physik: Batterien in der Taschenlampe, ist das vernünftig?
Fabian Joas, Teo Borst, Adrian Poschwitz Die meisten Taschenlampen funktionieren mit Batterien. Diese enthalten teilweise bedenkliche Substanzen, die besonders für kleine Kinder schädlich sein können, hauptsächlich wenn die Batterie ausgelaufen ist. Deshalb wollen wir eine Taschenlampe mit ungefährlichen Energielieferanten betreiben. Hierzu müssen wir verschiedene Teilprobleme lösen:
Fachgebiet Arbeitswelt: System zur Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit Maschinen und Geräten
Matthias Jandl, Fabian Dietenmeier Zunächst hatten wir ein völlig anderes Thema im Kopf. Es sollte älteren Leuten dabei helfen, im Haus verlegte Gegenstände wieder zu finden. Wir überlegten uns an einen Schlüsselbund einen Infrarotsender und Infrarotempfänger anzubringen. Dann sollte an der Zimmerdecke eines jeden Zimmers eine so genannte Sende- und Empfängerbasis installiert werden. Diese kleinen Stationen wären dann per Kabel mit einem zentralen Schaltkasten verbunden. Die 3 gefundenen elektronischen Schaltungen bauten wir nach, doch wir hatten leider keinen Erfolg damit. Jedes Mal wenn ein Effekt festzustellen war, reichte die Entfernung nicht aus. Die Infrarotverbindung zwischen verlegtem Schlüssel und Deckenstation konnten wir mit diesen Schaltungen nicht herstellen. Bei unseren Experimenten mit den Empfängerschaltungen verwendeten wir 2 mal eine Fotodiode und beim dritten Experiment einen Fototransistor als Empfänger. Wir kamen auf die Idee, parallel zur Anzeigediode einen weiteren Transistor anzuschließen. Über einen Schalter und einen Basisvorwiderstand schlossen wir einen BD 137 und eine Glühlampe an. Beim Ausprobieren zeigte sich zu unserem Erstaunen ein interessanter Effekt. Wenn der Schalter geschlossen war, konnte man mit einem IR-Sender, den man auf den Fototransistor richtete, trotzdem die Schaltung nicht in Betrieb nehmen. Das bedeutet, der Schalter muss zunächst auf „Aus“ sein und dann lässt sich mit Hilfe des IR-Senders und anschließendem Betätigen des Schalters die Schaltung aktivieren. Unser neues Projekt war geboren: Als wir unser Projekt „Sicherheit“ dann richtig starten wollten, funktionierte die Schaltung nicht mehr. Wir wollten weitermachen an diesem Thema und suchten eine Lösungsmöglichkeit. Wir entdeckten in einem Technikbuch eine Alarmschaltung mit Speicherfunktion, d.h., wenn der Alarm erst einmal ausgelöst war, konnte man das Alarmsignal (eine leuchtende LED) durch Reparieren des Reißdrahtes nicht mehr stoppen. Diese Schaltung bauten wir im Laufe unserer Versuche um. Der Schalter zum Scharfstellen der Anlage wurde ersetzt durch einen IR-Empfänger (Fototransistor). Der Reißdraht war nun ein Mikrotaster befestigt an einer Schutztür. War die Schutztür erst einmal geöffnet, konnte ein Arbeiter nach der Reparatur an der Maschine diese nicht mehr einschalten. Es musste zur Sicherheit, eine Überprüfung durch einen zuständigen Fachmann gemacht werden. Dieser konnte mit seinem „IR-Schlüssel“ (IR-Sendediode) die Maschine wieder startklar machen. Das ganze Sicherheitssystem wurde an einem Brett, welches vor die jeweilige Maschine montiert wurde, befestigt. Die Schaltung bauten wir in eine gefräste Aussparung eines Kunststoffklotzes ein. Unsere Schaltung hatte ja bisher nur einen Leistungstransistor BD 137, welcher eine Lampe zum Leuchten brachte. Es musste also noch ein Relais eingebaut werden, so dass dann in einem Extrastromkreis (Arbeitsstromkreis) die Maschine angeschlossen war.
Fachgebiet Technik: Eine Solarstation für Boote als Ersatz für fossile Treibstoffe
Lukas Liesch, Stefan Fischer, Simon Thamasett Da Motorboote mit Verbrennungsmotoren unsere Umwelt ziemlich schädigen, haben wir uns überlegt, ob man sie durch Elektroboote ersetzen könnte. Für die Boote müsste man dann noch Ladestationen auf dem Gewässer errichten, so dass sie jederzeit umweltfreundliche Energie von der Sonne „nachtanken” können.
Fachbereich Arbeitswelt: Rundenzähler - kann man beim Sport das Zählen der Runden vereinfachen?
Sebastian Beck, Eric Schönherr, Christoph Sachs Im Sportunterricht kommt es immer wieder zu Diskussionen, wie viele Runden man in der Halle oder auf der Bahn gelaufen ist. Deshalb haben wir uns als Ziel gesetzt, einen Rundenzähler zu bauen. Hierbei passiert jeder Läufer eine Lichtschranke, bei der ein Zählimpuls ausgelöst wird. Am Anfang testeten wir, welche Entfernung zwischen der Lichtschranke sein darf. Dafür nahmen wir einen Stativstab, an dem wir zwei Muffen befestigten. So kann man den Sender und Empfänger auf der selben Höhe verschieben. Für die Messanlage entwarfen wir eine Gabel, in der die Lichtschranke eingebaut wurde. Die Gabel frästen wir mit einer selbst gezeichneten Kosyzeichnung. Danach setzten wir die Dioden in die einzelnen Arme für die Gabellichtschranke und klebten beide auf eine anderen Art Arm, den wir waagrecht montierten. Da wir nur einen Abstand von ca. 14cm haben und die Dioden genau gegenüber sein müssen, dachten wir uns, dass wir hierfür eine Verstärkerschaltung aus einem Baukasten (Leybold) der Physiksammlung nehmen könnten. Die gelaufenen Runden werden mit einem Interface von Fischertechnik gezählt und am Monitor sichtbar gemacht.
Fachgebiet Biologie: Stabschrecken
Alexandra Bühner, Lena Rückle Viele kennen die Welt der wirbellosen Tiere nicht, daher ist ihnen auch nicht bekannt wie faszinierend diese sind. Der Grund hierfür könnte sein, dass diese Lebewesen so klein sind. Wir sahen in der Schule diese Tiere und waren von ihrem Aussehen und ihrer interessanten Lebensweise begeistert. So sind wir auf Jugend forscht gestoßen und kamen nach langen Überlegungen auf die Sinnesorgane dieser Tiere. Als Erstes informierten wir uns über diese Insektenart. Dabei war verschiedene Fachliteratur sehr hilfreich. Mithilfe von Versuchen wollten wir Aussagen überprüfen und gegebenenfalls zu neuen Erkenntnissen gelangen. Wir haben ein provisorisches Terrarium aufgebaut und darin auf Plakaten Mehl ausgestreut. Die Papiere haben wir verwendet, damit der Boden nicht zu sehr verschmutzt wird. Danach haben wir jeweils diagonal eine Schale mit Efeu und eine mit Brombeerblättern aufgestellt. Die Blätter wurden von uns in ihrer Form verändert, damit wir herausfinden konnten, ob die Tiere sich bei der Futtersuche an der Form orientieren. Wir konnten feststellen, wie bewegungsfreudig diese Tiere sind, wie sie ihr Futter wahrnehmen und finden. Für uns stand natürlich immer das Wohl der Tiere im Vordergrund. Unsere Versuchsergebnisse waren, dass die Stabschrecken nur zu den Efeupflanzen gegangen sind und nicht, wie wir vermutet hatten zu den Brombeerblättern. Sehr viele Bilder haben wir mit einer USB-Mikroskopkamera gemacht. Zur Artenbestimmung der Stabschrecken und zum Wiegen ihre Eier sind wir in eine Apotheke gegangen. Diese stand uns hilfreich zur Seite, dadurch konnten wir unsere Stabschrecken als Annam-Stabschecken identifizieren.
Fachgebiet Chemie: Streusalz – haben wir eine Alternative?
Timo Mettmann, Lukas Mohr Unser Ziel war es ein Ersatzsalz zu finden, dass umweltfreundlicher ist als das normale Streusalz und trotzdem eine schnelle und gute Wirkung beim Schmelzen hat. Wir suchten im Internet und in den Chemikalienschränken nach passenden Salzen, die dass normale Streusalz ersetzen könnten. Wir untersuchten als erstes wie Salzkristalle aufgebaut sind und was passiert, wenn Salze mit Wasser in Verbindung kommen. Nun erstellten wir Salzlösungen mit teilweise unterschiedlichen Konzentrationen, die wir in Petrischalen gegossen haben. Nun stellten wir die Petrischalen in einen Gefrierschrank. In verschiedenen Zeitabschnitten schauten wir, ob eine der Salzlösungen sich verändert hat. Aber da einige der Ergebnisse ziemlich unlogisch waren, versuchten wir das Problem zu beheben, indem wir einen neuen Versuch starteten, bei dem wir messsystematische Fehler vermieden. Wir füllten die Salzlösungen nun in Schnappdeckelgläser und stellten sie in dafür geeignetes Styroporhalterung, um eine regelmäßige Temperaturverteilung über die Luft zu erhalten.Die Ergebnisse, die wir erzielten, erschienen uns logischer als die des ersten Versuches. Um den Wert des Natriumchlorids (-20°C) zu erreichen, eignen sich besonders: Ammoniumhydrogencarbonat, Calciumchlorid, Kaliumcarbonat, Kaliumchlorid, Mangan(II)-chlorid, Natriumnitrat, Natriumtetraborat und Ethanol. Im Versuch mit unser Schneegefüllten Schalen bis – 5°C kamen folgende drei Chemikalien in Frage: Calciumchlorid, Kaliumchlorid , Ethanol Da bei uns das Wetter oft nur wenige Grad unter 0°C ist, sind diese für den Streudienst eine Alternative. Als Umweltgründen eignet sich bei Temperatur um den Gefrierpunkt laut Sicherheitsdatenblättern Calciumchlorid. Seine tödliche Wirkung ist im Vergleich zu Natriumchlorid um etwa ein Viertel der Dosis höher. So erscheint es uns als akzeptable. Um zu testen, wie das Gras am Straßenrand auf die Salzlösungen reagiert, besorgten wir uns einen Rollrasen und pflegten ihn sorgfältig. Nach ein paar Wochen gießen und düngen, schnitten wir den Rollrasen in kleine Rechtecke. Dann hoben wir den Rasen mit einem Brett in kleine Plastikschalen, die wir zuvor mit den Salznamen beschrifteten. Als nächstes begossen wir den Rasen mit den jeweiligen Salzlösungen, die wir vorher gemischt hatten. In den nächsten paar Wochen gossen wir den Rasen jeden Tag mit den Lösungen und dokumentieren die Ergebnisse fotografisch. Als Sieger ging Kaliumchlorid hervor!
Fachgebiet Arbeitswelt: Weitenmessung im Schulsport
Lukas Steiner, Dennis Bühl Wir haben uns entschieden, dass wir ein Weitsprungmessgerät herstellen, denn wir fanden das Messen mit dem Maßband beim Weitsprung zu zeitaufwändig, zu ungenau und damit ungerecht. Unser Weitsprungmessgerät besteht aus einem handelsüblichem Ultraschall-Entfernungsmessgerät, einer Schiene, einem Wagen und einem Receiver mit passender Halterung. Das Equipment wird in einem Koffer verstaut, damit es transportabel ist. Der Koffer ist dabei eine Eigenanfertigung aus Holz. Das Messgerät wird auf dem Wagen, welcher auf der Schiene läuft, befestigt. Die Halterung für den Receiver besteht aus einer Spitze, die in die Sandgrube gesteckt wird und einem Stab zum Festhalten. Die Schiene wird am Ende der Sandgrube aufgestellt, somit muss zur Bestimmung der Weite noch eine kleine Rechnung durchgeführt werden. Eigentlich wollten wir, dass die Datenübertragung von Messgerät zum Laptop mithilfe einer Webcam erfolgt. Wir wollten eine Webcam auf das Display des Messgerätes richten und anschließend das Webcambild durch ein Programm im Computer auswerten. Dieses Webcambild wollten wir durch ein Programm in eine Zahl umwandeln, solch ein Programm haben wir jedoch leider nicht gefunden. Dies wäre noch eine Verbesserungsmöglichkeit des Projekts. Eine andere Möglichkeit wäre, ein Messgerät mit einer Computerschnittstelle zu kaufen, welches aber sehr teuer ist. Unser Ziel ist es, die Messdaten sofort in eine Tabelle im Computer einzutragen. |
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Wettbewerb 2008 - Ein Bericht In der Jugend forscht Wettbewerbsrunde 2007/2008 nahmen von unserer Schule insgesamt 13 Schüler teil, die sich bis zum 30. November anmelden mussten. In den ersten Wochen des Schuljahrs legten folgende Gruppen ihre Themen fest:
Manchmal gelang es nicht an unseren festen Terminen Mittwoch und Freitag richtig gut voranzukommen. Also mussten neue Termine gefunden werden, damit wir den Abgabetermin für die schriftliche Arbeit (13.Januar 2008) einhalten konnten. Manchmal wurde es etwas später, so mussten wir uns mit Döner und Pizza versorgen. Danach ließ es sich wieder mit neuer Energie weiterarbeiten. Nach der Abgabe der schriftlichen Arbeit mussten wir noch einen Zahn zulegen und in vielen Stunden unsere Geräte fertig stellen und die notwendigen Messungen vornehmen. Diese Zeit wurde immer knapper und der Präsentationstermin am 15./16.Februar bei der Patenfirma Carl Zeiss rückte immer näher. Alle fünf Gruppen schafften es gerade noch rechtzeitig ihre Projekte fertig zu bekommen. Dann endlich war es soweit beim 11. Regionalwettbewerb starteten insgesamt 56 Gruppen aus der Region mit zusammen 117 Teilnehmern. Die Teilnehmer teilten sich auf in 30 Mädchen und 87 Jungen. Die jüngsten Teilnehmer waren erst 9 Jahre alt. In diesem Jahr waren die „Physiker“ mit 14 eingereichten Arbeiten Spitzenreiter, dicht gefolgt von den Fachgebieten Arbeitswelt und Technik mit jeweils 13 Arbeiten. 2 Tage bei Carl Zeiss: Der erste Wettbewerbstag begann um 7.00Uhr mit dem Aufbau und Gestalten der Stände. Wir waren vor der Jurierung doch etwas aufgeregt, was sich aber bald legte nachdem man die ersten Sätze mit den Jury-Mitgliedern gewechselt hatte. Am Nachmittag folgte noch „Comedy and Fun“ mit den „Drei Nasen“, was den meisten von uns gut gefallen hat. Während des Abendessens wurden die Gewinner in den einzelnen Fachgebieten bekannt gegeben. Jubel brach aus als zwei unserer Gruppen aufgerufen wurden. Regionalsieger im Arbeitsgebiet Arbeitswelt wurden und mit ihrem Fahrradbremslicht und im Arbeitsgebiet Technik , und mit ihrem Steigungsmesser. Gesteigert wurde die Freude am nächsten Tag, als unsere Schule den 2. Carl Zeiss Schulpreis mit 1500 € erhielt, auch unser Rektor Herr Preissler freute sich riesig mit uns. Für uns hieß es dann weiter zu forschen, weiter zu experimentieren und unsere Projekte noch etwas zu verbessern. Unser nächster Termin war der 12. bis 14. März beim Landeswettbewerb. Alle schriftlichen Arbeiten mussten noch einmal in 5-facher Ausfertigung zum Landeswettbewerb nach Schwäbisch Hall zur Fa. Würth geschickt werden. 3 Tage bei der Fa. Würth: Die Firma Würth war in diesem Jahr die Patenfirma der Landesausscheidung. In Technik mussten wir gegen 7 Konkurrenten und in Arbeitswelt gegen 4 weitere Konkurrenten antreten. Der Landeswettbewerb war super organisiert und wir fühlten uns sehr wohl. Die Jury legte genaue Zeiten fest, zu denen sie unseren Stand besuchen wollte, unsere Aufregung war deshalb weniger groß. Da es weniger Teilnehmer waren hatten die einzelnen Gruppen viel Platz für ihren Stand. Die Patenfirma Würth hat uns einen schönes Unterhaltungsprogramm geboten z.B. waren wir im Puppentheater „Der gestiefelte Kater“. Abends beim Essen im Gasthaus „Altes Sudhaus“ war dann die Spannung nicht mehr zu steigern. Am Donnerstag Abend stand es dann fest: Rene und Simon waren in Arbeitswelt und Joshua, Florian und Daniel belegten den in Technik. Am 3. Wettbewerbstag am Freitag 14.3.2008 war dann der Tag der Öffentlichkeit mit der Wettbewerbsfeier in der Flugzeughalle der Fa. Adolf Würth Airport. Damit war nun unser Jugend forscht Projekt 2007/2008 endgültig zu Ende und wir waren froh teilgenommen zu haben. René Manz und Julian Lutz
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Wettbewerb 2007 - Ein Bericht Wir, das heißt Hans, Felix und Georg nahmen bei Jugend forscht, in der Sparte „Schüler experimentieren” im Bereich Technik am Regionalwettbewerb teil. In unserer Arbeit beschäftigten wir uns mit dem Bau zweier Fahrzeuge und dem Vergleich der jeweiligen Antriebe. Das erste Fahrzeug wurde von einer Mausefalle angetrieben, hier wurde die Spannkraft der Mausefalle auf einer Welle, die auf der Hinterachse des Fahrzeuges befestigt war, übertragen. Das zweite Fahrzeug wurde von einem Solarmotor angetrieben, der seine Energie von einem Kondensator erhielt, der wiederum von einer Solarplatine geladen wurde. Wir arbeiteten ein halbes Jahr daran, am Anfang einmal pro Woche, am Schluss manchmal dreimal. Einmal sogar bis 2 Uhr morgens, danach waren wir vielleicht müde, hundemüde sogar! Als dann endlich der große Tag kam und wir bei der Firma Zeiss unseren Stand aufgestellt hatten und auf die Juroren warteten, war die Angst groß, doch dann, als sie unsere Arbeit betrachteten, vergingen die 25 Minuten Präsentationszeit wie im Flug. Am Abend wurden beim Essen die Gewinner vorgestellt und entgegen allen Erwartungen gehörten wir auch dazu. Natürlich schmeckte jetzt das Essen entschieden besser und die nachfolgende große Lasershow gefiel uns doppelt gut. Am nächsten Morgen kamen dann die Besucher und bei der Preisverleihung erfuhren wir, dass wir uns für den Landeswettbewerb in Böblingen qualifiziert hatten, also für das Finale. Nach dem gewonnenen Regionalwettbewerb ging´s zur weiteren Ausscheidung nach Böblingen zur Firma Agilent Technologies, wo wir uns erst einmal auf dem riesigen Gelände verliefen bis uns unser Betreuer und Physiklehrer Herr Bich fand und mit uns zu dem entsprechenden Gebäude ging. Dort stellten wir wiederum unseren Stand auf und genossen danach das köstliche Essen des Büffets. Als weitere Highlights gab es die Möglichkeit Bowling zu spielen, ein recht annehmbares Abendessen und eine fidele Nacht in der Jugendherberge, in der die Erholung etwas kürzer als gewohnt ausfiel. Am nächsten Morgen besuchten wir das Mercedes Benz Museum, in dem man die g Kräfte in einem Formel 1 Auto an einem Simulator testen konnte, 5 g sind halt ein Erlebnis, das man nicht so schnell vergisst. Man konnte zudem das erste Automobil sehen, Mika Häkkinens Boliden bewundern und sogar einen 500 000 Euro teuren SLR Mc Laren mit 612 PS anfassen. Am Abend wurden endlich die Gewinner bekannt gegeben und obwohl wir keineswegs zu hoffen wagten, wurden wir Landessieger! Den nächsten Tag mit der Preisverleihung und der Präsentation unserer Arbeiten für die Besucher konnten wir kaum erwarten. Viel zu schnell war dieser Höhenpunkt des Wochenendes vorbei und wir können nur sagen, „Jufo war toll“!!! Wir empfehlen allen, die noch nicht an Jufo teilgenommen haben mitzumachen, denn das Essen ist gut, der Service auch und das Gefühl, dass sich die Arbeit von sieben Monaten gelohnt hat, ist unbezahlbar. Georg Veile |
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