Jugend forscht

Am vergangenen Mittwoch stellten die Landesfinalisten von Jugend forscht in der Aula der TU-Clausthal ihre Projekte vor.


Besonders interessiert haben mich natürlich die Physikprojekte, von denen ich hier kurz berichten möchte. Ich möchte aber am Schluss noch ein anderes Projekt vorstellen, weil es mich sehr beeindruckt hat.


1.) Singing Glasses - Vom Abwaschdienst zum Jungforscher

In diesem Projekt untersuchten die Teilnehmer das Schwingungsverhalten von Gläsern und versuchten herauszufinden, durch welche Parameter diese zu charakterisieren und zu beeinflussen sind. Geplant war auch die Herstellung eines Tasteninstruments, mit dem man durch Tastendruck die gewünschten Töne mit den Gläsern spielen könnte. Allerdings scheiterte dies, denn der Finger, der sonst durch reiben ein Glas zum schwingen brachte, konnte nicht ersetzt werden.


2.) Fresnel-Spektrometer

Bei diesem Projekt ging es darum eine Fresnel-Linse für den Ultraschallbereich aufzubauen und den Aufbau als Ultraschallspektrometer zu verwenden. Im Bild ist die "Linse" als an eine Zielscheibe erinnernde Aussparungen auf dem weißen Schirm zu erkennen.


3.) Die Flossen eines Wals

Zwei Schüler fragten sich warum Buckelwahle so eigenartige Kerben an den Flossen haben und gingen der Frage auch nach. Dazu bauten sie einen Wasserkanal, in dem verschiedene flossenartige Holzprofile bewegt wurden, wobei die wirkenden Kräfte (Widerstand und Auftrieb) gemessen wurden. Es stellte sich heraus, dass es eine scheinbar optimale Anordnung gibt, bzw. ein Verhältnis zwischen Kerbenstärke und -Abstand. Die Schüler erhoffen sich, dass man dieses Prinzip auch in die Luftfahrt übertragen kann. Dieses Projekt hat mir von den Physikprojekten am besten gefallen. Deshalb würde ich auch sagen, dass es verdient gewonnen hat und sich nun auf Bundesebene mit anderen Landessiegern messen wird.




4.) Schmelzverhalten von Eis in Wasser und Luft

Dieses Projekt ist die Fortführung der vorjährigen Projekts, das sich auf Luft beschränkte. Da ich mit dem Jungforscher nicht gesprochen habe, kein Foto habe, und mich das Thema auch nicht so sehr interessiert hat, will ich hier auch nicht viel mehr schreiben.


5.) Absprungverhalten von rotierenden Tischtennisbällen auf verschiedenen Tischtennisschlägerbelägen.

Der Projektname erklärt das Projekt ja weitgehend. Ich finde, es hört sich durchaus interessant an, aber leider habe ich den Jungforscher nicht antreffen können und entsprechend wenig Informationen. Immerhin habe ich ein Bild des Aufbaus. Das war's dann aber auch.




Meine persönlichen Favoriten:
Das Projekt Optimierung der Gewinnchancen durch Tauschhandel am Beispiel von Monopoly aus dem Fachgebiet Mathematik/Informatik



Malin Lachmann und Ellen Carmesin haben mich mit ihrem Projekt beeindruckt, weil
-es sehr "greifbar" ist (Monopoly kennt jeder)
-es eine interessante Fragestellung behandelt
-es sehr gut gelöst und umgesetzt wurde (Selbstprogrammierte Java-Simulation, bei der den Spielern unterschiedliche Taktiken gegeben wurden)
-es super ausgewertet und dargestellt wurde (Grafiken uns sogar eine Live-Simulation des Spielverlaufes samt Spielbrettdarstellung in Farbe)

und weil die Jungforscherinnen ihre Arbeit auch sehr flüssig und freundlich erklären konnten. Auch hier kann man sagen, dass dieses Projekt verdient gewonnen hat, und sich jetzt auf Bundesebene behaupten kann. Ich wünsche den beiden jedenfalls alles Gute und weiterhin viel Erfolg.


Natürlich war bei Jugend forscht mehr los, es gibt ja auch weit mehr Fachgebiete und entsprechend Teilnehmer. Aber ich hatte nicht viel Zeit und es wäre auch nicht sinnvoll auf alles einzugehen. Wenn Sie interesse an Jugend forscht haben, dann besuchen Sie doch die Veranstaltungen in Ihrer Nähe und vor allem www.jugend-forscht.de.

Navigation und heiße Drähte

Ähnlich lange wie die anziehende Kraft der Elektrizität bekannt ist, kennt man den Magnetismus. Ein bestimmtes Mineral, Magnetit, hat die Eigenschaft, anderes Magnetit anzuziehen oder abzustoßen. Außerdem ließen sich andere Materialien, genauer Eisen, Kobalt und Nickel, von diesen Magneten anziehen, obwohl sie alleine nicht magnetisch waren. Die zunächst wohl wichtigste Anwendung fand der Magnetismus im Kompass, der es erlaubte sich einfach und ohne die Sterne zu orientieren. Das hängt mit zwei fundamentalen Eigenschaften von Magneten zusammen:


1. Ähnlich, wie man in der Elektrizität von positiven und negativen Ladungen spricht, gibt es im Magnetismus einen Nord- und einen Südpol. Ein magnetischer Nordpol stößt einen anderen magnetischen Nordpol ab, zieht jedoch einen magnetischen Südpol an. Entsprechendes gilt für den Südpol.

2. Anders als in der Elektrizität gibt es jedoch keine sogenannten Monopole, also separate Nord- oder Südpole. Jeder noch so kleine Magnet hat genau einen Nord- und genau einen Südpol.

Aus diesem Grund richtet sich eine kleine Magnetnadel, die drehbar gelagert ist (Kompass), stets so aus, dass ihr Nordpol zum stärksten Südpol zeigt. Ist kein anderer Magnet in der Nähe, richtet sich eine solche Magnetnadel also im Erdmagnetfeld aus. Die Richtung, in die der Magnetische Nordpol zeigt, nannte man Norden.

Vielleicht wundern Sie sich darüber, denn eigentlich müsste doch der Nordpol der Magnetnadel zum Südpol zeigen. Das tut er auch, allerdings zum magnetischen Südpol. Der geographische Nordpol der Erde entspricht in der Tat ihrem magnetischen Südpol. Es scheint aber, dass sich die Erde von Zeit zu Zeit magnetisch umpolt (im Mittel etwa alle 250000 Jahre). Man vermutet, dass eine solche Umpolung das letzte Mal vor 780000 Jahren stattfand, und eine erneute inzwischen überfällig ist. Und dieser Vorgang wird wahrscheinlich 4000 bis 10000 Jahre dauern. Aber das ist ein anderes Thema.

Was aber hat der Magnetismus mit der Elektrizität zu tun?

Ampère führte Experimente durch, bei denen er beobachtete, dass auch stromführende Drähte eine Magnetnadel beeinflussen können, also ein Magnetfeld erzeugen. In diesem Fall ist das Magnetfeld in ringförmig um den Draht angeordnet. Die Rotationsrichtung bestimmt man mit der „Rechten Hand Regel“: Bildet man mit der rechten Hand eine Faust, die den Leiter umschließt und der Daumen zeigt in Stromrichtung, dann zeigen die Fingerspitzen in Richtung des Magnetfeldes um den Leiter. Das Magnetfeld ist dabei jedoch nicht sehr stark. Wickelt man jedoch einen stromführenden Draht spiralförmig auf, wirkt er wie ein großer Dauermagnet, denn die Magnetfelder um die einzelnen Drahtstücke addieren sich zu einem Gesamtmagnetfeld. Dies lässt wiederum Rückschlüsse auf „normale Magneten“ zu: In einem Dauermagnet gibt es viele kleine Ströme, die wiederum viele kleine Magnetfelder erzeugen. Und diese Magnetfelder übelagern sich zu einem Gesamtmagnetfeld.
Es stellt sich heraus, dass Magnetfelder immer ring- oder schleifenförmig (genauer: geschlossen) sind. Selbst in großen Dauermagneten, bei denen das Magnetfeld vom Nordpol ausgehend Richtung Südpol zeigt, geht das Feld im Inneren wieder vom Südpol zum Nordpol zurück. Aus diesem Grund gibt es eben keine magnetischen Monopole.

Aufgrund dieser engen Verknüpfung zwischen Elektrizität und Magnetismus, und aufgrund ihrer bedeutenden gegenseitigen Wechselwirkung, bezeichnet man den Bereich der Physik, der sich mit diesen Themen beschäftigt, „Elektromagnetismus“. Und damit werden wir uns dann nächstes Mal beschäftigen.

Nachtrag: PDF aktualisiert