Bei starkem Wind liefern uns die Windräder genug elektrische Energie. Aber was ist bei schwachem Wind? Das fragte sich Merle Prößdorf (Klassenstufe 12) und nahm sich den Adler zum Vorbild. Wenn der Adler landet, dann hat er wenig Fahrtwind und das verringert zunächst den Auftrieb. Dann spreizt er seine Federn auseinander, vergrößert so die Fläche seiner Schwingen, steigert so seinen Auftrieb und kann sicher landen. Ähnlich fahren Flugzeuge beim Landen ihre Landeklappen aus. Würde das Prinzip nicht auch Windrädern helfen? Zur Beantwortung dieser Frage führte Merle systematische Versuchsreihen mit verschiedenen Modellwindrädern durch. Sie veränderte gekonnt die Rotorblattfläche. In einer ersten Versuchsreihe arbeitete sie mit einem Gebläse. In einer zweiten Versuchsreihe verwendete sie den Windkanal, den Schülerinnen und Schüler der Jobelmann-Schule bei der ersten Stader Herbstakademie gebaut hatten. So kam sie zu mehrfach bestätigten experimentellen und aussagekräftigen Ergebnissen. Um die Effekte der Aerodynamik von denen der Elektrodynamik unterscheiden zu können, bestimmte sie den Wirkungsgrad des verwendeten Generators. Zum Vergleich leitete sie den physikalisch maximal möglichen Wirkungsgrad von 59 % nach dem Prinzip des Gesetzes von Betz her. Insgesamt bestimmte sie die optimale Rotorfläche und erzielte für die Versuchswindräder eine Verdopplung des Wirkungsgrades bei niedrigen Windgeschwindigkeiten. Die Jury lobte die hervorragende experimentelle Untersuchung sowie die ausgezeichnete theoretische Analyse und verlieh Merle den ersten Preis im Fachgebiet Technik. Damit qualifizierte sie sich mit ihrer zukunftsweisenden Arbeit „Optimierung von Windrädern für schwachen Wind durch Vergrößern der Rotorblattfläche“ für den Landeswettbewerb, der vom 24. Juni 20. März in Clausthal-Zellerfeld stattfindet. Wir drücken ihr dafür die Daumen.
Athenaeum gewinnt bei Jugend forscht 10 Preise
von Hans-Otto Carmesin
Am 7. und 8. März fuhren 14 Teams der Jugend forscht AG des Atheneums zur Universität Lüneburg und nahmen dort am Regionalwettbewerb für Jugend forscht teil. Sie erzielten mit zehn Preisen ein ausgezeichnetes und überdurchschnittliches Ergebnis.
Helge sitzt hinter seinem mobilen Messestand.
Helge Beckmann, Realschule Camper Höhe, Klassenstufe 10, ist seit Jahren erfolgreiches Mitglied der Arbeitsgemeinschaft für Jugend forscht am Atheneum. In diesem Jahr entwarf und baute er einen mobilen Messestand. Die Jury hob die eigene Idee, das kreative herangehen und das handwerkliche Können hervor und verlieh den zweiten Preis in der Rubrik Arbeitswelt.
Insa und Lina Nibbe (von links) präsentieren ihre Kohlenstoffdioxidmessung.
Im Fachgebiet Arbeitswelt präsentierten Insa (16) und Lina (14) Nibbe sowie Rabia Dogan (14) ihr Projekt „Kohlenstoffdioxidmessungen im Klassenraum“. Das Thema ist praxisrelevant sowie vielversprechend, meinte die Jury, und verlieh den dritten Preis.
Lukas Tomforde (links, 13) und Mauritz Fethke (12) entwickelten einen bionischen Elefantenrüssel. Rechts im Bild ist ein Modell für den Handbetrieb zu sehen. Die Jury war von den neuartigen Lösungen der beiden beeindruckt und meinte, das sei einen zweiten Preis im Gebiet Arbeitswelt der Juniorsparte Schüler experimentieren wert.
Am nächtlichen Sternenhimmel können wir Sternbilder beobachten, Planeten sehen, Galaxien erkennen und so die Welt jenseits der Erdkugel erblicken. Aber was machen Blinde? Das fragten sich Lea Elisabeth Hitschler (10) und Laura Sophie von Ahnen (11), beide Klasse 5 im Musikzweig. Und die beiden produzierten eine Lösung: Sie frästen Sternbilder, Galaxien und die Himmelspole mithilfe einer computergesteuerten Fräse. Die Jury lobte das breite Spektrum der dargestellten Objekte, die Verknüpfung von Naturwissenschaft sowie sozialem Engagement und empfahl, das Projekt auf jeden Fall weiterhin umzusetzen. Die beiden erhielten für ihre Arbeit „Sternzeichen fräsen und Blinden einen Blick ins All eröffnen“ den dritten Preis im Gebiet Arbeitswelt der Juniorsparte Schüler experimentieren.
Deichen droht nicht nur die Überspülung, sondern auch die Unterspülung, denn sie haben einen wasserdurchlässigen Sandkern. Hier könnte der Wasser um durch lässige Rotschlamm helfen, welcher bei der Produktion von Aluminiumoxid als Reststoff in großen Mengen verfügbar ist. Damit könnte zugleich das bestehende Ziel erreicht werden, den Rotschlamm im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, die für eine langfristige Erhaltung der Arbeitsplätze unabdingbar ist, zu nutzen. Aber funktioniert das überhaupt? Um diese Frage wissenschaftlich fundiert beantworten zu können, führten Hannes Michaelsen (Klassenstufe 12) und Alexander Günther (Klassenstufe 11) systematische Versuchsreihen zur Wasserdurchlässigkeit sowie Schwerfestigkeit von Gemischen aus Rotschlamm und Sand durch und analysierten die Umweltverträglichkeit anhand von Grenzwerten des Bundesbodenschutzgesetzes. Ihre bisherigen Ergebnisse sind positiv: Während ein gewöhnlicher Deich bereits nach zwei Tagen durchströmt und aufgeweicht ist, würde ein Deich mithilfe von Rotschlamm im Deichkern mehrere Jahre lang dem Wasser standhalten und somit bei keiner realistischen Flut aufweichen. Auch könnte die Festigkeit um einen Faktor 35 erhöht werden. Der Rotschlamm könnte beispielsweise durch den Reststoff REA-Gips aus Rauchgas-Entschwefelungs-Anlagen neutralisiert werden. So würde ein funktionelles Material entstehen, das den Grenzwerten des Bundesbodenschutzgesetzes entspricht. Die Jury begrüßte die standortnahe Problemstellung sowie die umfassende Untersuchung der drei wichtigen Eigenschaften Wasserdurchlässigkeit, Scherfestigkeit und Umweltverträglichkeit. Die Jury hielt einen zweiten Preis in der Rubrik Geo- und Raumwissenschaften für diese innovative und praxisrelevante Arbeit mit dem Thema „Erhöhung der Deichsicherheit mit Rotschlamm und anderen Reststoffen“ für angemessen. Wir halten dieses Projekt für wesentlich und werden es fortsetzen.
Unser wichtigster Sinn ist das Sehen und dafür brauchen wir Licht. Das sagte sich Lennert Sprenger (12) und entwickelte schon im letzten Jahr eine Tageslichtlampe, die das natürliche Spektrum entsprechend dem Tageslauf wiedergibt. In diesem Jahr hat er das Projekt fortgesetzt, indem er eine Vorrichtung zur Aufnahme des Spektrums entwickelt und gebaut hat. Zudem hat er ein Computerprogramm zur Digitalisierung und Weiterverarbeitung der Spektraldaten erstellt. Die Jury hob das eigenständige wissenschaftliche Vorgehen hervor und verlieh dem zweiten Preis in der Rubrik Mathematik/Informatik. Einen dritten Preis in dieser Rubrik erzielten Paul Brüning (11) und Nick Marx (14) für ihre Arbeit „Simulation von Bewegung am PC“. Die beiden haben zunächst eindimensionale Bewegungen nach physikalischen Gesetzen simuliert und planen dies auf zwei und drei Dimensionen zu erweitern.
Marie Geest und Marieke Fröhling stellten eine Arbeit zum Thema „Bau und Test eines ferngesteuerten Modellsegelflugzeugs mit Bordkamera“ vor. Die Jury lobte neben der Kontinuität und Motivation das technische Geschick sowie die Präsentation und verlieh den beiden einen Sonderpreis.
Helge Steffens (links vorne, 14) und Paul Brüning (rechts, 11), auf dem Foto zusammen mit der Arbeitsgemeinschaft für Astronomie, präsentierten ihre Arbeit mit dem Thema „Projektor zur Darstellung von Spektren in Planetarien“. Während bisherige Projektoren im Planetarium den Sternenhimmel hauptsächlich einfarbig und keineswegs spektral richtig zeigen, präsentieren unsere Schülerinnen und Schüler unseren Gästen die Himmelsobjekte im physikalisch korrekten Spektrum. Dadurch können unsere Gäste die vielfältigen astronomischen spektroskopischen Entdeckungen der letzten 200 Jahre mit eigenen Augen erkennen. Unsere Gäste sehen die vielfältigen physikalischen, chemischen, astronomischen, kosmologischen und potenziellen astrobiologischen Zusammenhänge, die der neuartige Projektor bereithält, indem sie eine Spektralbrille aufsetzen. So werden vielfältige naturwissenschaftliche Zusammenhänge für eine breite Öffentlichkeit unmittelbar sichtbar. Dieser innovative Projektor wurde bereits in sechs ausgebuchten Vorstellungen im Planetarium Grünendeich eingesetzt und von unseren Gästen begeistert aufgenommen. Der Projektor funktionierte zuverlässig. Eine Patentanmeldung ist bereits eingereicht. Die Jury wünschte sich an einer Stelle im Bericht eine ausführlichere Darstellung, lobte die klaren physikalischen Erklärungen im Vortrag, die fundierten Astronomiekenntnisse der Jungforscher sowie die Funktionstüchtigkeit des innovativen Projektors und hielt einen dritten Preis in der Rubrik Physik für angemessen.
Die Arbeiten wurden durch unser Betreuer-Team bestehend aus Herrn Ole Vanhoefer (links), Herrn Dr. Thomas Pape (rechts) und Herrn Dr. Hans-Otto Carmesin (Mitte) betreut.
Unser Jugend-forscht Team auf dem Regionalwettbewerb in Lüneburg.
