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Anna-Maria Dümeland
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Regionalwettbewerb Jugend forscht in Celle

Aus großer Überzeugung organisiert und unterstützt die SVO seit 20 Jahren die Stiftung Jugend forscht als Patenunternehmen für den Regionalwettbewerb in Celle. Deutschlands bekanntester Nachwuchswettbewerb ist die ideale Plattform, um Jugendliche für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik zu begeistern, Talente zu finden und zu fördern. Teilnehmen können Jugendliche ab der 4. Klasse bis zum Alter von 21 Jahren. Schülerinnen und Schüler bis 14 Jahren treten in der Juniorsparte "Schüler experimentieren" an.

In Niedersachsen werden insgesamt acht Regionalwettbewerbe ausgetragen. Während der vielen Wettbewerbe findet manch ein Talent seine Berufung und schafft es mit seinem Projekt bis zum Bundeswettbewerb. In den vergangenen Wettbewerben überzeugten einige Teilnehmer die Juroren so sehr, dass sie zum internationalen Wettbewerb in den USA dem ISEF zugelassen wurden. Der ISEF  (Intel International Science and Engineering Fair) ist der weltweit größte internationale Vor-Hochschulwissenschaftswettbewerb, dort misst sich die Weltelite.

Ausstellung der Arbeiten der diesjährigen Teilnehmer

In diesem Jahr ist alles anders: Auf Grund der Corona-Pandemie findet der Wettbewerb erstmals als digitale Veranstaltung und unter Ausschluss der Öffentlichkeit statt. Darum möchten wir Ihnen einen Überblick geben über die Teilnehmer und ihre Projekte (Katalog, PDF).

Preisträger

Die Preisträger wurden am 17. Februar ausgezeichnet:
>> Alle Preisträger im Überblick

Biologie

Solenoid Motor
Robert Cox
Zum Projekt
Sensorikkonzepte für autonome Roboter in der Landwirtschaft
Paul Helmcke
Zum Projekt
Konstruktion eines Fahrgestells für Robotik-Wettbewerbe
Cedric Langeloh, Thies von Schassen und Niklas Erb
Zum Projekt
Der Roboter-Unkrautvernichter
Ivan Renner
Zum Projekt
Bionische Hexapoden Entwicklung
Raphael Hauel, Hannes Wulle und Tristan Wieczorek
Zum Projekt
Präzise und permanente Messung des Erdmagnetfeldes
Florian von Bargen
Zum Projekt
Versuchsaufbau zur Messung der Zentripetalkraft mit einer Wägezelle
Matthias Fischer und Jason Hartono
Zum Projekt
Selbst konstruiertes hochauflösendes Auflichtmikroskop
Kleopatra Horn und Antonia Bertels
Zum Projekt

Solenoid Motor

 

In meinem Jugend forscht Projekt geht es darum einen Kolbenmotor zu bauen, welcher einen Elektromagnet, anstatt brennbarer Treibstoffe nutzt.

Ich habe zuerst eine Spule aus Kupferdraht gebaut, die um einen magnetischen Kolben gewickelt ist. Zunächst habe ich aus Messing ein Schwungrad gebaut, um den Motor weiter anzutreiben, wenn gerade kein Strom fließt. Die Spule wird in Abhängigkeit der Position der Kurbelwelle aktiviert und drückt den Kolben deshalb nur in dem Zeitraum, wo die Kurbelwelle den Stromkreis schließt, runter. Die Kurbelwelle besteht aus Edelstahl und an einem Ende ist das Schwungrad befestigt und auf der anderen Seite ist ein Elipsoid, ebenfalls aus Messing, befestigt, der einen Teil des Schaltermechanismus bildet. Als fertiges Model zur Überprüfung des Konzepts war dieser Motor ganz gut, aber der Plan war von vornherein, einen Motor mit mehreren Zylindern zu bauen. Diesen habe ich mit Tinkercad konstruiert und dann mit dem 3D-Drucker ausgedruckt.

Eingereicht von Robert Cox
Gymnasium Ernestinum, Celle
Fachbereich Technik / Jugend forscht

Sensorikkonzepte für autonome Roboter in der Landwirtschaft

 

In Zukunft wird es immer weniger landwirtschaftliche Betriebe geben, somit wachsen die Flächen die der einzelne Landwirt bewirtschaften muss enormen. Dazu kommt noch, dass das Lohnniveau in Zukunft ebenfalls immer weiter steigen wird. Der einzige Weg, um trotz dieser dramatischen Veränderungen in der Landwirtschaft die Produktionskosten weiterhin niedrig zu halten, ist die Automatisierung durch autonome Systeme auf dem Hof und insbesondere der Einsatz autonomer Robotiksysteme auf dem Feld oder in der Plantage. Deshalb befasse ich mich in meiner Projektarbeit mit verschiedenen Möglichkeiten von Sensorikkonzepten für solche autonomen Roboter. Dies werde ich dann noch einmal, am Beispiel eines Roboters für den Einsatz in Obstplantagen, im begrenzten Rahmen vertiefen.

Eingereicht von Paul Helmcke
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Technik / Jugend forscht

Konstruktion eines Fahrgestells für Robotik-Wettbewerbe

 

Seit dem Jahr 2018 nehmen wir als Team regelmäßig an den RoboCup-Wettbewerben teil. Bisher haben wir dazu fertige Fahrgestelle mit Gleichstrommotoren verwendet, die dann durch verschiedene Sensoren und Aktoren erweitert wurden.

In diesem Projekt konstruieren und programmieren ein eigenes Fahrgestell, das genügend Platz für die Sensorik bietet. Wir entschieden uns für 360-Grad-Servomotoren, die über ein hohes Drehmoment verfügen. Um die zweite Achse anzutreiben, entwickelten wir einen Riemenantrieb mit diversen Bauteilen aus dem 3D-Drucker. Zur Ansteuerung der Motoren haben wir eine eigene Software programmiert.

Zusätzlich haben wir für die RoboCup-Wettbewerbe mehrere Sensor-Platinen mit Licht-, Farb- und Drucksensoren sowie eine selbstentwickelte Steuerplatine verbaut.

Eingereicht von Cedric Langeloh, Thies von Schassen und Niklas Erb
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Technik / Jugend forscht

Der Roboter-Unkrautvernichter

 

In meinem Projekt geht es darum, dass ich meinen Roboter zum Unkrautvernichten benutze und zwar auf ganz ökologische Art. Mein Roboter benutzt keine Chemikalien, sondern einen Laser um das Unkraut zu vernichten. Der Roboter benutzt einen Farbsensor, um das Unkraut zu finden und es zu vernichten. Im Laufe der Zeit werde ich meinen Roboter in den Maisfeldern testen. Zuerst werde ich mein Projekt beschreiben und mein Arduino-Programm zeigen. Zum Schluss werde ich aufführen, wie mein Roboter das Unkraut erkennt und es mit dem Laser bestrahlt.

 

Eingereicht von Ivan Renner
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Technik / Schüler experimentieren

Bionische Hexapoden Entwicklung

Wir entwickeln Hard- und Software für einen bionischen spinnenähnlichen Roboter mit koordinierter Motorik.
Unser Design steht unter den Maximen einer hohen Geländegängigkeit, eines robusten Aufbaus, der Gewichtseffizienz und einer simplen Montage. Dieses soll unter einem geringen Kostenaufwand reproduzierbar realisiert werden.

Um dieses Ziel zu erreichen, nutzen wir hauptsächlich die Technik des FDM 3D-Druck Verfahrens. Wir realisieren eine eigene Stromversorgung, und bemühen uns die Kompatibilität zu möglichst vielen Mikrocontrollern zu schaffen, wie auch Erweiterungsschnittstellen zu erhalten. Ein Laser-Cutter, ein selbst betriebener 3D-Drucker und eine selbst gebaute CNC-Färse ermöglichen uns die Fertigung von erfolgversprechenden Prototypen.

Nach der ersten Fertigung, wurde eine Leistungs- und Drehmomentanalyse durchgeführt. Außerdem wurden optimierte CAD-Pläne erstellt. Die Fertigung eines neuen Prototypen hat begonnen. Die Hardware erlaubt auf alte Programme zurückzugreifen.

Eingereicht von Raphael Hauel, Hannes Wulle und Tristan Wieczorek
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Technik / Jugend forscht

Präzise und permanente Messung des Erdmagnetfeldes

Mein Projekt befasst sich mit der Messung und Voraussage von Sonnenstürmen. Sonnenstürme sind Folgephänomene einer Sonneneruption. Heftige Sonnenstürme können zu Stromausfällen führen, Satelliten und den Flugverkehr lahmlegen. Dieses würde zu unangenehmen Einschränkungen in unserem täglichen Leben führen, und hohe Kosten verursachen. Mein Projekt befasst sich mit der Messung dieser Stürme, in dem mit einem Fluxgate Sensor Magnetfelder aufgezeichnet und in eine Cloud hochgeladen werden. Basierend darauf kann dann eine Prognose bezüglich Häufigkeit und Intensität erstellt werden. Ein Sensor ist bereits stationär verbaut. Dieser liefert in 70cm Bodentiefe dauerhaft online Daten, und sendet diese an einen eigenen Zuhause stationierten Server. Die Messergebnisse meiner Station reichen in Bezug auf die Messgenauigkeit oder Messschwankungen an die der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig (PTB) heran. Die PTB ist das Metrologieinstitut der Bundesrepublik Deutschland.

Eingereicht von Florian von Bargen
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Technik / Sparte Schüler experimentieren

Versuchsaufbau zur Messung der Zentripetalkraft mit einer Wägezelle

In unserem Projekt geht es um einen Versuchsaufbau zur Bestimmung der Zentripetalkraft.

Der Aufbau besteht aus einem Schrittmotor, der einen Drehteller mit Wägezelle bewegt. Die Daten der Wägezelle werden durch einen ESP32 ausgelesen und per Bluetooth auf ein mobiles Endgerät geschickt. Dafür haben wir mittels der Anwendung "App Inventor" eine App konstruiert, um dort die übertragenen Daten anzuzeigen. Gleichzeitig sind wir mit dieser App in der Lage, den Schrittmotor per Bluetooth zu steuern. Erste Messungen stimmen mit den physikalisch errechneten Werten überein.

Geplant ist eine Motorhalterung für den Schrittmotor, die uns ermöglicht weitere Messreihen mit schwereren Gewichten durchzuführen. Da der Schrittmotor bisher zwischen den verschiedenen einstellbaren Geschwindigkeiten springt, streben wir das Rampen zwischen den Geschwindigkeiten des Schrittmotors an, um die Langlebigkeit des Motors zu gewehrleisten.


Eingereicht von Matthias Fischer und Jason Hartono
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Technik / Jugend forscht

Selbst konstruiertes hochauflösendes Auflichtmikroskop

Da wir im Fach Biologie das Thema Fotosynthese behandelt haben, wollten wir Spaltöffnungen am lebenden Blatt beobachten. Leider mussten wir schnell feststellen, dass die Auflösung bei herkömmlichen Auflichtmikroskopen bei Weitem nicht ausreicht. Daher wollten wir herausfinden, ob es möglich ist, selbst so ein Mikroskop zu entwickeln.

In der Literatur fanden wir den prinzipiellen Strahlengang von professionellen Auflichtmikroskopen, deren Preis jedoch im Bereich von mehreren Hunderttausend Euro liegt. Mit Hilfe von einem einfachen halbdurchlässigen Spiegel, einem Kondensator und zwei optischen Blenden, die wir in eine selbst entworfene 3D-Konstruktion eingebettet haben, konnten wir ein beachtliches Ergebnis erreichen. Unser selbst konstruiertes Auflichtmikroskop funktioniert einwandfrei und wir können nun die Stomata direkt auf dem lebenden Blatt beobachten.

Eingereicht von Kleopatra Horn und Antonia Bertels
Hölty Gymnasium, Celle
Fachbereich Technik / Jugend forscht

Technik

Simulation eines chaotischen Magnetpendels
Paul Brase
Zum Projekt
Bestimmung der spezifischen Elektronenladung
Christoph Schütze, Stefan Kribbe und Leon Kasniqi
Zum Projekt
Lösung des Horizontproblems
Philipp Schöneberg
Zum Projekt
Verhalten des Theremins auf verschiedenen Versuchsanordnungen
Georg Bertram
Zum Projekt

Simulation eines chaotischen Magnetpendels

Chaotische Experimente zeichnen sich dadurch aus, dass bereits kleinste Veränderungen in den Anfangsbedingungen zu gänzlich anderen Versuchsausgängen führen können. Ein Beispiel eines solchen Experiments ist das Magnetpendel. Im Projekt wird dieser Versuch durchgeführt und anschließend mit einem selbstgeschriebenen Programm simuliert. Dabei soll die Frage geklärt werden, inwiefern sich der Weg des magnetischen Pendels durch die Simulation vorhersagen lässt.

Eingereicht von Paul Brase
Christian-Gymnasium, Hermannsburg
Fachbereich Physik / Jugend forscht

Bestimmung der spezifischen Elektronenladung

Fehlertolerante Methode zur Bestimmung der spezifischen Elektronenladung

Die Bestimmung der spezifischen Elektronenladung ist ein klassischer Versuch im Physikunterricht der gymnasialen Oberstufe und im Studium verschiedenster Naturwissenschaften. Dabei fällt immer wieder auf, dass der ermittelte Wert deutlich vom theoretischen Wert abweicht.

Die Messmethode spielt dabei, bezüglich der Genauigkeit, eine entscheidende Rolle. In den Versuchen werden fast immer fertige Elemente genutzt und die Abweichung mit Fehlertoleranzen der verwendeten Messgeräte erklärt. In unseren neuartigen Versuchsaufbauten haben wir alle Komponenten selbst entwickelt, hochwertige Messgeräte verwendet und mögliche Fehlerquellen ausgeschlossen. Beim Auswerten der gemessenen Daten haben wir viele neue Erkenntnisse gewonnen und konnten so einige Fehler vermeiden, die wir in anderen Versuchsbeschreibungen gefunden hatten.

Eingereicht von Christoph Schütze, Stefan Kribbe und Leon Kasniqi
Hölty Gymnasium, Celle
Fachbereich Physik / Jugend forscht

Lösung des Horizontproblems

In meinem Projekt stelle ich eine Lösung des seit 1970 bekannten Horizontproblems vor, welches die Frage aufwirft, wie die Lichtwellen seit dem Zeitpunkt des Urknalls den Horizont des expandierenden Universums thermalisieren konnten.

Mein Lösungsweg besteht aus Berechnungen, Diagrammen, sowie einer eigens entwickelten Dynamik. Diese habe ich bereits in dem Beitrag „Solution of a Density Problem in the Early Universe“ in der Zeitschrift PhyDid B pp. 43 – 46 (Frühjahrstagung 2020) vorgestellt. In dieser Dynamik nutze ich dimensionale Übergänge, welche im direkten Zusammenhang zur Größe des Universums und der somit von den Lichtwellen zu überwindenden Distanz stehen. Dadurch kann ich darstellen, wie durch die anfänglich großen Dimensionen, die Distanzen gering waren und die Lichtwellen früh den Horizont thermalisieren konnten.


Eingereicht von Philipp Schöneberg
Gymnasium Athenaeum, Stade
Fachbereich Physik / Jugend forscht

Verhalten des Theremins auf verschiedenen Versuchsanordnungen

Ich will am Theremin weiter forschen. Das Theremin ist das erste Musikinstrument der Geschichte. Das Theremin erzeugt elektronisch einen Ton. Dazu besitzt es eine Antenne und je weiter man sich der Antenne mit der Hand nähert, desto höher ist der Ton. Ich habe mich bei meiner ersten Einreichung mehr auf den mathematischen Zusammenhang der Töne konzentriert. Deshalb möchte  ich mich jetzt auf die Unterschiede hinsichtlich der Tonhöhe, die durch verschiedene Materialien, Formen und Größen entstehen, konzentrieren.

Eingereicht von Georg Bertram
Gymnasium Ernestinum, Celle
Fachbereich Physik / Jugend forscht

Physik

Raumgeometrie durch Nullpunktschwingungen im Universum
Jörn Malte Kankelfitz und Dennis Feldmann
Zum Projekt
Intelligenter Python-Vokabeltrainer
Timo Gundlach
Zum Projekt
Gerecht geschnitten
Esther Mara Schulz und Pine Luise Pfau
Zum Projekt
Interaktives Quiz mit Datenübertragung per QR-Code
Peer Booken und Malte Kolmanitsch
Zum Projekt

Raumgeometrie durch Nullpunktschwingungen im Universum

 

Das Ziel ist die relativistische Raumgeometrie des Universums mit Hilfe der Nullpunktschwingungen zu modellieren. Zur Überprüfung vergleichen wir die Schwingungsenergien mit der beobachteten Energie des Raums, also mit der dunklen Energie. Dafür untersuchen wir verschiedene Pendel, wie beispielsweise das Federpendel, um die unterschiedlichen Frequenzen analysieren zu können. Zusätzlich ziehen wir dafür Oszillatorketten hinzu um die Wellenlängen bei zunehmender Kettenlänge zu ermitteln. Denn im Universum werden die Wellenlängen der Nullpunktschwingungen durch den Lichthorizont kausal begrenzt, wie analog die Kettenlänge die Wellenlängen der Nullpunktschwingungen der Oszillatorkette begrenzt. Unser Ergebnis, welches aus diesen analytischen und geometrischen Methoden resultiert, ist die Erklärung der gemessenen relativistischen, geometrischen und dynamischen Struktur des Raums.

Eingereicht von Jörn Malte Kankelfitz und Dennis Feldmann
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Mathematik/Informatik / Jugend forscht

Intelligenter Python-Vokabeltrainer

 

Da das Lernen von Vokabeln in der Schule ein elementarer Bestandteil ist, ich aber nicht sehr gut mit Stift und Papier lerne kam ich auf die Idee, einen Vokabeltrainer zu programmieren. Meine Hypothese ist, dass ich die Vokabeln besser lernen werde, da ich eher Lust habe, mit einem Vokabeltrainer-Programm zu arbeiten. Programmiert wird der Trainer in Python. Als Features soll er neben dem normalen Abfragen benennen können, bei welchen Vokabeln man noch die meisten Schwierigkeiten hat und diese dann benutzerspezifische Hilfe bietet, damit man effizienter lernen kann. Dazu habe ich zuerst einen normalen Vokabeltrainer programmiert und dann überlegt wie man die Fehleranalyse und gezielte Hilfe implementieren kann.

Eingereicht von Timo Gundlach
Christian Gymnasium, Hermannsburg
Fachbereich Mathematik/Informatik / Jugend forscht

Gerecht geschnitten

 

Durch die Teilnahme an Mathe im Advent sind wir auf eine Aufgabe aufmerksam geworden, in der es darum ging, einen Kuchen so zu schneiden, dass es genauso viele Rand- wie Innenstücke gibt.

Damals waren vier Antwortmöglichkeiten vorgegeben. Nachdem wir die Aufgabe gelöst hatten, haben wir uns gefragt, ob es noch mehr Möglichkeiten außer dieser einen gäbe. Daher haben wir eine Formel für die Berechnung dieser Lösungspaare aufgestellt, mit Hilfe derer wir ein Computerprogramm schreiben konnten. Allerdings konnten wir damit nicht mit Sicherheit sagen, alle Lösungspaare gefunden zu haben. Daher suchen wir nach einem anderen geeigneten Beweis. Zusätzlich beschäftigen wir uns auch noch mit anderen geometrischen Formen und untersuchen Fälle im Dreidimensionalen.


Eingereicht von Esther Mara Schulz und Pine Luise Pfau
Lessing Gymnasium, Uelzen
Fachbereich Mathematik/Informatik / Schüler experimentieren

Interaktives Quiz mit Datenübertragung per QR-Code

QR-Codes sind heutzutage so ziemlich überall aufzufinden. Egal ob auf Flyern, Plakaten, Visitenkarten oder Produkten, überall sichern sie dank ihrer maschinell auslesbaren Inhalte einen einfachen Transfer von Informationen. Sie sind das zweidimensionale Pendant der aus dem Supermarkt bekannten Barcodes.

Wir haben uns in unserem Projekt mit einer neuen Verwendungsmöglichkeit für QR-Codes beschäftigt:
Die Verwendung zur einfachen Anmeldung bei einer selbst programmierten Quiz Applikation für Android Tablets. Der QR-Code, der für diese Anmeldung verwendet wird, wird von einem ebenfalls selbst geschriebenen Programm erstellt. Um sich nun damit anzumelden, hält man diesen einfach vor die Kamera des Tablets und das Quiz kann losgehen.

Eingereicht von Peer Booken und Malte Kolmanitsch
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Mathematik/Informatik / Jugend forscht

Mathematik und Informatik

Beobachtungen und Eigenschaften von Galaxien
Jannes Ruder
Zum Projekt
Modellierung des frühen Universums mit Dimensionsübergängen
Paul Sawitzki
Zum Projekt
Beobachtung und Deutung von Galaxiehaufen
Timo Jarck und Lina Jarck
Zum Projekt
Langzeitprognose des Klimawandels
Jannes von Bargen
Zum Projekt
Optimierung von Messkampagnen mit einem Schul-Radioteleskop
Philip Pohl
Zum Projekt

Beobachtungen und Eigenschaften von Galaxien

 

Unsere Heimatgalaxie heißt Milchstraße. Wenn wir bei einer klaren Nacht in den Himmel schauen, können wir Teile unserer Galaxie in dunklen Regionen mit bloßem Auge beobachten.Die Materie ist im Universum nicht gleichmäßig verteilt, sondern ist eine große Ansammlung von Sternen, also Sonnen und deren Planeten, Gasnebeln, Staubwolken, dunkler Materie und anderen astronomischen Objekten. Diese nennt man Galaxien.

Mit dem Teleskop unserer Sternwarte am Gymnasium Athenaeum werde ich Bilder von unserer Milchstraße und anderen Galaxien aufnehmen. Diese Aufnahmen werde ich als Beobachtungsergebnisse untereinander vergleichen und analysieren. Ich werde die Anordnung und Größe der unterschiedlichen Galaxien miteinander vergleichen und erklären. Große Entfernungen misst man in der Einheit Lichtjahr. Somit kann ich Entfernungen von anderen Galaxien zu unserer Milchstraße messen.

Eingereicht von Jannes Ruder
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Geo- und Raumwissenschaften / Schüler experimentieren

Modellierung des frühen Universums mit Dimensionsübergängen

Im frühen Universum erreichte die Dichte die Größenordnung der Planckdichte. Dadurch gab es Gravitationsinstabilitäten, bei denen dimensionale Übergänge stattfanden. Dieses Phänomen ist auch auf das Bosegas-Modell anwendbar. Bosonen wie beispielsweise Photonen sind Teilchen, die sich im Gegensatz zu Fermionen vollständig überlappen können.

Das Bosegas-Modell ist das quantenphysikalische Modell für viele Bosonen. Ziel des Projekts sind Ermittlung und Anwendung kritischer Dichten dimensionaler Phasenübergänge in Bosegasen mithilfe einer Computersimulation. Bei der Modellierung ist die gravitative Wechselwirkung wesentlich. Die neuartigen Phasenübergänge könnten in Zukunft verwendet werden, um sie auf das Horizontproblem anzuwenden und somit zur Lösung dessen führen.

Eingereicht von Paul Sawitzki
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Geo- und Raumwissenschaften / Jugend forscht

Beobachtung und Deutung von Galaxiehaufen

 

Unser Projekt befasst sich mit der Beobachtung und Deutung von Galaxienhaufen. Wir haben mit dem Teleskop in der Sternenwarte des Athenaeums Bilder von Galaxienhaufen aufgenommen. Wir ermitteln die Galaxien im Foto beispielsweise mithilfe einer Sternkarte. So finden wir die zum Haufen gehörenden Galaxien heraus.

Man kann die Entfernung des Galaxienhaufens mithilfe der Rotverschiebung ermitteln. Wir bestimmen den Sehwinkel des Galaxienhaufens mit unserem Foto. Die Größe des Galaxienhaufens berechnen wir aus dem Sehwinkel und der Entfernung. Wir haben bereits einige Fotos ausgewertet.

Eingereicht von Timo Jarck und Lina Jarck
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Geo- und Raumwissenschaften / Jugend forscht

Langzeitprognose des Klimawandels

Der anthropogene Klimawandel ist eine Veränderung der globalen Temperatur, die ausschließlich durch den Menschen verursacht wird. Durch Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie zum Beispiel Erdöl, Erdgas oder Kohle wird CO2 in die Atmosphäre freigesetzt, welches den Klimawandel beschleunigt.

Mein Ziel ist eine Langzeitprognose für den Klimawandel zu erstellen. Dies ist mir mit einer Exel-Tabelle gelungen. Ich möchte mit der Berechnung zeigen, dass der Klimawandel ein wichtiges Thema in den kommenden Jahren für uns alle bleiben wird. Mit der Berechnungsgrundlage des Stefan-Boltzmann-Gesetzes und den weiterführenden Informationen des Wurzelgesetzes von A. Unsöld und B. Baschek habe ich eine Exel-Tabelle erstellt. Außerdem kann ich durch diese Berechnungen nachweisen, wann der Klima-Kipppunkt von drei Grad Erderwärmung erreicht wird. An dieser Stelle der Temperaturerhöhung, wird sich das Klima auf der Erde nachhaltig verändern, wenn wir es nicht schaffen CO2-Einsparungen zu erreichen.

Eingereicht von Jannes von Bargen
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Geo- und Raumwissenschaften / Schüler experimentieren

Optimierung von Messkampagnen mit einem Schul-Radioteleskop

Ziel des Projektes ist es, künftige Messkampagnen des Radioteleskops unter Berücksichtigung bisheriger Erfahrungen und des zur Verfügung stehenden Equipments zielgerichteter durchzuführen. Besondere Schwerpunkte liegen auf folgenden Aspekten: Rastermessungen haben einen hohen Informationsgehalt, der jedoch nicht proportional mit der Rasterauflösung zunimmt, wobei Messzeit und Messgenauigkeit gegeneinander abzuwägen sind. Die Messzeit wird außerdem durch die Stärke der Quelle bestimmt.

Zur Signalerfassung stehen verschiedene Empfänger zur Verfügung, die sich im Hinblick auf Frequenzbereich, Empfindlichkeit und Preis unterscheiden. Ihre Einsetzbarkeit hängt wesentlich vom Ziel der Messung ab.

Je kleiner die zu untersuchende Quelle ist, desto größer ist der Einfluss einer Fehlpositionierung auf das Messergebnis. Anders als bei optischen Teleskopen sind Positionierungsfehler nicht direkt zu erkennen, sondern müssen durch andere geeignete Maßnahmen minimiert werden.

Eingereicht von Philip Pohl
Christian-Gymnasium Hermannsburg
Fachbereich Geo- und Raumwissenschaften / Jugend forscht

Geo- und Raumwissenschaften

Alternative Co₂-Filterung
Felix Pfuhl
Zum Projekt
Strom aus Blättern
Valentin Lorenz und Jakob Handel
Zum Projekt

Alternative Co₂-Filterung

Mein Experiment für "Jugend Forscht" behandelt die Filterung von CO2 durch verschiedenste Flüssigkeiten. Dazu wird durch das Verbrennen von Holz gewonnenes CO2 durch die entsprechenden Flüssigkeiten geleitet. Das CO2 wird durch Gaswaschflaschen geleitet, in denen sich auch die Flüssigkeiten befinden, durch die das CO2 gefiltert werden soll.

Um die Wirkung dieser Filter sichtbar zu machen, befindet sich in einer weiteren Gaswaschflasche Kalkwasser, dass sich je nach dem CO2-Gehalt der gefilterten Luft mehr oder weniger stark weiß verfärbt. Nachdem sich gezeigt hat, welcher dieser Filter am besten funktioniert, werde ich Konzepte zur konkreten Anwendung der erzielten Ergebnisse erdenken.

Eingereicht von Felix Pfuhl
Gymnasium Otterndorf
Fachbereich Chemie / Schüler experimentieren

Strom aus Blättern

In unserem Projekt geht es darum, Strom aus Blättern zu gewinnen. Wir sind durch die bekannte Zitronen-Batterie bzw. die Obst-Batterie inspiriert worden, Strom aus pflanzlichen Materialien zu gewinnen. Unsere Idee war es nun Strom aus ganz gewöhnlichen grünen Blättern zu erzeugen, da diese in großen Mengen in der Natur zu Verfügung stehen.

Dazu haben wir zuerst viele Blätter gesammelt und sie dann mit einem Mörser versucht zu zermalmen. Nachdem das jedoch nicht funktioniert hat, haben wir die Blätter mit einem Küchen-Häcksler in kleine Stücke zerteilt und noch etwas Wasser hinzugefügt. Dann haben wir die daraus entstandene Blatt-Schredder-Pampe in mehrere Becher gefüllt und sie wie bei einer Zitronen-Batterie mit Kupfer und Zinkblechen verkabelt und an ein Messgerät und einen Propeller angeschlossen Dabei konnten wir eine Maximalspannung von 2,5 Volt erreichen, so dass unserer Propeller sich tatsächlich drehte.

Eingereicht von Valentin Lorenz und Jakob Handel
Gymnasium Otterndorf
Fachbereich Chemie / Schüler experimentieren

Chemie

Wie wirken sich Schimmelpilze auf das Wachstum von Bakterien aus?
Felicitas Fromme und Gesa Schmidt
Zum Projekt
Diagnostik entzündlicher Erkrankungen des ZNS
Henri Jonah Daniel Schmidt
Zum Projekt
Können Hühner Farben sehen?
Emily Knaut und Malte Steffens
Zum Projekt
Mauerpower 2.0
Clara Neumann, Royanna Koch, Ilka Bahr und Laurens Haas
Zum Projekt
Wie wirken sich Insektizide auf das Wachstum von Bohnenpflanzen aus?
Niklas Friedo Porthmann, Yara Marie Marquardt und Jule Jahner
Zum Projekt
Leben auf der Haut
Solvie Ahlvers, Karoline Lippmann und Christin Driess
Zum Projekt
Ermittlung von VO2max bei männlichen Jugendlichen
Friederike Dobberkau
Zum Projekt

Wie wirken sich Schimmelpilze auf das Wachstum von Bakterien aus?

Mit unserem Projekt wollten wir die Forschung Alexander Flemings zur Penicillinbildung besser nachvollziehen können. Dafür haben wir die Auswirkungen von Fruchtschimmel und Schimmel von Milchprodukten auf das Wachstum der Bakterien Escherichia coli und Bacillus subtilis untersucht. Hierbei lag unser besonderes Augenmerk auf der penicillinbegründeten Hemmhofbildung der verschiedenen Schimmelpilzkonzentrationen.

Eingereicht von Felicitas Fromme und Gesa Schmidt
Wilhelm Röpke Schule, Schwarmstedt
Fachbereich Biologie / Jugend forscht

Diagnostik entzündlicher Erkrankungen des ZNS

Circa 3 Prozent der MS-Patienten, aber auch solche nach Infektionen des ZNS und positiven AIs weisen trotz damit nachgewiesener IgG-Synthese im ZNS keine pathologischen OKBs auf.

Methode: Wie viele dieser Patienten zeigen eine intrathekale kappa-Synthese? Kann damit die Detektionsrate einer lok. IgG-Synthese erhöht werden?

Ob mit dem kappa-Reibergramm besser eine lokale kappa-Synthese identifiziert werden kann als mit kappa-Konzentration, Qkappa und kappa-Index, wurde untersucht. 114 Patienten mit der oben genannten Konstellation wurden gesammelt. Die kappa-Konzentrationen in Liquor und Serum wurden gemessen, Qkappa, kappa-Index wurden berechnet.Zudem wurde das neue kappa-Reibergramm angewandt.

Ergebnis: Die 4 Parameter zeigten bei 63 Prozent der OKB-unauffälligen Patienten eine lokale IgG-Synthese.
Erweiterung: Ob eine höhere Sensitivität vorliegt, muss jetzt mit einer größeren Kohorte untersucht werden. Kann ein neuronales Netzwerk durch Einbezug weiterer Indikatoren die diagnostische Sicherheit des 2D-kappa-Reibergramms steigern?

Eingereicht von Henri Jonah Daniel Schmidt
Gymnasium Athenaeum Stade
Fachbereich Biologie / Jugend forscht

Können Hühner Farben sehen?

In unserem Projekt wollen wir herausfinden ob Hühner Farben sehen können, indem wir zwei verschiedenfarbige Töpfe in einem eingezäunten Bereich gegenüberstellen. In einen immer gleichfarbigen Topf legen wir Futter, dann beobachten wir ob das Huhn nach einiger Zeit immer zu dem mit Futter befüllten Topf läuft.

Eingereicht von Emily Knaut und Malte Steffens
Gymnasium Otterndorf, Otterndorf
Fachbereich Biologie / Jugend forscht

Mauerpower 2.0

Mauerpower 2.0

In unserem letzten Projekt haben wir bewiesen, dass Pflanzen zur Dach- und Fassadenbegrünung durch ihre Kohlenstoffdioxidaufnahmefähigkeit einen Nutzen für die Bekämpfung des Klimawandels haben. Zur Weiterführung des Projekts stießen wir auf einen Artikel, der das Wiedererstarken des Ozonlochs im Jahre 2020 thematisierte. Das brachte uns zu der Frage, ob die UV-B Strahlung, die durch das Ozonloch verstärkt auf die Erde trifft, die Kohlenstoffdioxidaufnahme von Pflanzen beeinflussen kann. Zur Untersuchung dieser Fragestellung verwendeten wir den Efeu und die Fetthenne aus dem letzten Projekt und bestrahlten die Pflanzen mit UV-B Licht. Anschließend haben wir die Kohlenstoffdioxidaufnahme der Pflanzen ermittelt und verglichen sie mit den Werten vor der Bestrahlung. Wir haben damit bewiesen, dass UV-B Strahlung die Kohlenstoffdioxidaufnahme beim Efeu und der Fetthenne effektiv verringert.  

Eingereicht von Clara Neumann, Royanna Koch, Ilka Bahr und Laurens Haas (v.l.n.r.)
Hermann Billung Gymnasium, Celle
Fachbereich Biologie / Jugend forscht

Wie wirken sich Insektizide auf das Wachstum von Bohnenpflanzen aus?

Insektizide stellen in unserer Gesellschaft ein sehr umstrittenes Thema dar, aber haben sie neben den schützenden Eigenschaften vor Schadinsekten auch negativen Einfluss auf die Pflanze? In unserer Forschung haben wir uns deshalb mit der Fragestellung auseinandergesetzt, inwiefern sich Insektizide auf das Wachstum von Bohnenpflanzen auswirken. 

Hierzu haben wir Bohnenpflanzen über den Zeitraum von acht Wochen mit unterschiedlichen Insektizidkonzentrationen behandelt und wöchentlich die Größen dokumentiert. 

Ausgehend von den Ergebnissen aus der ersten Forschung haben wir uns in einem zweiten Versuchsaufbau mit weiteren Faktoren beschäftigt, welche die Ursache für die Ergebnisse der ersten Forschung sein könnte. Zudem wurden Blattquerschnitte unter dem Mikroskop zur Erklärung der Ergebnisse untersucht, um mögliche weitere externe Einflüsse in die Auswertung mit aufnehmen zu können.

Eingereicht von Niklas Friedo Porthmann, Yara Marie Marquardt und Jule Jahner (v.l.n.r.)
Wilhelm-Röpke Schule, Schwarmstedt
Fachbereich Biologie / Jugend forscht

Leben auf der Haut

Wir wollen untersuchen, welche Bakterien auf der menschlichen Haut zu finden sind. Deshalb nahmen wir mit sterilen Wattestäbchen mehrere Proben von der Haut und strichen die Proben auf Nähragar aus, der sich in sterilen Petrischalen befand, auf dem sich sich die Bakterien eine Woche lang bei 30 Grad Celsius vermehrten. Anschließend führten wir verschiedene Tests mit den sichtbaren Bakterienkulturen durch. Bevor wir dies taten, führten wir eine optische Identifizierung durch, denn Bakterien können sehr unterschiedlich aussehen und somit lies diese Identifizierung das Ergebnis genauer werden. Wir führten einen Katalase- und einen Oxidasetest sowie eine Gramfärbung durch. Dabei ergaben sich unterschiedliche Ergebnisse, wie z.B. ein Bakterium das Oxidase positiv, Katalase positiv und gram- positiv war (Micrococcus luteus). Aus Sicherheitsgründen wurden alle Untersuchungen mithilfe einer Sicherheitsklasse II Werkbank durchgeführt.

Eingereicht von Solvie Ahlvers, Karoline Lippmann und Christin Driess (v.l.n.r.)
Hermann Billung Gymnasium, Celle
Fachbereich Biologie / Schüler experimentieren

Ermittlung von VO2max bei männlichen Jugendlichen

In meinem Projekt geht es darum, wie sich ein erhöhtes Trainingspensum und verschiedene Trainingsarten auf die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) auswirken und wie sich dieses durch verschiedene Verfahren ermitteln lässt.

Ich führe mein Projekt mit vier Probanden durch, welche zwischen 14 und 20 Jahren alt sind. Die Probanden sind Leistungssportler aus dem Bereich Ausdauersport und befanden sich zu Beginn des Experiments in der Off-Season und steigerten, als die Versuchsreihe gestartet wurde, ihr Trainingspensum.

VO2max wird im Rahmen des Projekts durch zwei verschiedene Methoden ermittelt. Durch den Cooper-Test und mit Hilfe der Funktion "Fitness Test" der Sportuhr Vantage M von Polar. Die Probanden absolvieren den Cooper-Test am Anfang und am Ende der Versuchsreihe, die 10 Wochen andauert. VO2max wird anschließend mit Hilfe verschiedener Formeln und der beim Cooper-Test erlaufenen Strecke errechnet. Die VO2max-Werte, ermittelt durch die Sportuhr, wurden wöchentlich gemessen.

Eingereicht von Friederike Dobberkau
Immanuel-Kant-Gymnasium, Lachendorf
Fachbereich Biologie / Jugend forscht

Tipps zur besseren Organisation in der Schule
Ajša Majstorovic, Omar Majstorovic
Zum Projekt

Tipps zur besseren Organisation in der Schule

Uns ist aufgefallen, dass viele Schüler in der Schule ihre Hausaufgaben oder andere Materialien vergessen. Da wir damit keine Schwierigkeiten haben interessiert uns, warum die Schüler so viele Sachen vergessen und wie wir diesen Schülern helfen können.

Wir wollen eine Umfrage durchführen, das dann auswerten und Methoden zur besseren Organisation entwickeln. Diese Methoden wollen wir in unserer Klasse ausprobieren.

Eingereicht von Ajša Majstorovic, Omar Majstorovic
Lessing Gymnasium / Mauritius Schule, Uelzen /Ebstorf
Fachbereich Arbeitswelt / Schüler experimentieren

Arbeitswelt

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