Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Sächsischen Landeswettbewerbes Schüler experimentieren 2024 stehen fest. Hier erfahren Sie mehr über ihre Projekte.
Nicolas Karbe (13) / Philipp Tiefert (13) / Karl Grützner (13)
Chemie (Standnummer 22)
Beständigkeit elektrochromer Folie
Motivation / Ziel:
Da an die Fenster unseres Chemieraumes die elektrochrome Folie vom Fraunhofer Institut ISC und FEP angebracht werden soll und wir an einem Schnuppertag beim Fraunhofer FEP teilnahmen, sind wir auf die Idee gekommen, die Folie und ihre Schutzeinrichtungen auf Beständigkeit gegen Säuren und Basen zu testen. Außerdem sind wir drei an Chemie interessierte Jugendliche, die schon immer mal mit verschiedenen aggressiven Säuren und Basen, außerhalb der Schule, forschen wollten.
Methode:
Für das Experiment haben wir 7 verschieden beschichtete Folien in 9cm² große Quadrate geschnitten und diese nach Buchstaben A-F bezeichnet. Dann haben wir die Folien auf ihre Lichtdurchlässigkeit und auch unter dem Mikroskop für einen vorher-nachher Vergleich untersucht und danach die Säuren und Basen, welche nach Nummern 1-7 beschriftet waren, in Tröpfchengröße darauf geträufelt. Nach 30 Minuten Einwirkzeit haben wir die Folien nochmals unter dem Mikroskop und dem Spektrometer untersucht.
Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag:
Nach 30 Minuten Einwirkzeit waren starke Schäden an den mit den aggressiveren Säuren benetzten Folien erkennbar. Die Folie A, welche die lackbeschichtete Folie vom ISC/FEP war, hielt allen Säuren und Basen am besten stand. Selbst bei der Salzsäure, also der aggressivsten Säure im Test, sah man kaum Unterschiede unter dem Mikroskop und dem Spektrometer. Somit hat sie den Test erfolgreich bestanden und hält den chemischen Einwirkungen sehr gut stand.
Herausforderung und weitere Forschungsfragen:
Unser Experiment wurde bei konstanter Zimmertemperatur durchgeführt und so sind wir auf die Idee gekommen, die Folien bei großen Temperaturunterschieden über einen längeren Zeitraum zu testen, da diese später den klimatischen Bedingungen standhalten müssen. Da wir die Folien nur tröpfchenweise beträufelt haben, aber z. B. ein Fensterputzer einen Reiniger auf der Folie verwischt, könnte man auch die mechanischen Einwirkungen auf die Folie untersuchen.
Anna-Sophie Ubl (12) / Lena Lisa Fritzsche (11) / Johanna Graf (12)
Biologie (Standnummer 23)
Züchten von Algen
Motivation / Ziel:
Wir wollten ein zweites Mal bei Jugend forscht teilnehmen und sind auf das interessante Thema Algen gestoßen. Unser Ziel war es herauszufinden, ob man Algen zuhause züchten kann.
Methode:
Wir starteten mit unserer bestellten Algenkultur zunächst Vorversuche um zu sehen, ob die Algen wachsen. Danach setzten wir die richtigen Versuche unter Rotlicht, Tageslicht und UV-Licht an und begannen auch mit der Ernte der Algen.
Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag:
Algen wachsen am besten im Rotlicht, was auch zuhause durchführbar ist. Die Algen sind aber auch im Tageslicht und UV-Licht gut gewachsen.
Herausforderung und weitere Forschungsfragen:
Beim Ernten hatten wir zunächst Schwierigkeiten. Diese konnten wir lösen.
Man könnte auch noch herausfinden bei welcher Temperatur die Algen am besten wachsen. Außerdem könnte man noch selber versuchen, Rezepte mit Algen zu kreieren.
Edgar Treichel (14)
Technik (Standnummer 24)
Ob Türen in der Schule auch nachts geöffnet werden?
Motivation / Ziel:
Der Zweck meiner Arbeit ist das digitale Erfassen von Daten zu Zustandsänderungen von Türen sowie der Luftqualität von Schulräumen, um daraus Schlussfolgerungen ziehen zu können. Hierfür habe ich mich mit verschiedenen Mikrocontrollern und Cloudmöglichkeiten beschäftigt. Dabei ahnte ich nicht, was aus einer kleinen Idee im Verlauf der Arbeit für interessante Dinge und auch Herausforderungen entstehen konnten.
Methode:
Die Idee, Daten direkt an eine Cloud zu senden, hielt sich lange, bis ich feststellte, dass diese keine Möglichkeit einer Integration eines Proxys hatte, der im Schul-WLAN vorhanden ist, um so eine Verbindung zwischen einem Mikrocontroller und der Cloud direkt herzustellen. Als Lösung trat eine “offline-Variante” mit Batteriebetrieb und SD-Speicherkarte in den Fokus. Der Batteriebetrieb hatte seine eigenen Herausforderungen.
Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag:
Die ersten Testdaten in Bezug auf Öffnung und Schließung einer Tür beschreiben, dass sich eine unbekannte Person den Spaß gemacht hat, zu testen wie leistungsfähig meine Schaltung ist, indem diese die Tür immer wieder öffnete und schließ. Wie in Frage 2 angedeutet, hat sich meine Idee von Anfang sehr weiterentwickelt. Schlussendlich ist eine funktionierende, vom Internet und externen Stromquellen (Steckdose) unabhängige Schaltung herausgekommen, welche in der Lage ist, eine sehr große Palette an Sensordaten zu speichern und später auszuwerten.
Herausforderung und weitere Forschungsfragen:
Manche Dinge sind nicht so gelaufen, wie ich sie mir vorgestellt habe. Zum einen gab es ein Problem mit der Cloud bzw. dem Proxy, weshalb ich auf dessen Nutzung verzichten musste. Diese Einsicht bekam ich allerdings erst nach ungefähr zwei Monaten, wofür viel Zeit für andere Dinge dieses Projektes (z. B. CO2 Sensor) verloren ging. Und zum anderen gab es weitere Herausforderungen wie den Batteriebetrieb der Schaltung länger als nur einen Tag zu gewährleisten und trotzdem keine verzögerten oder unrichtigen Sensordaten zu ermitteln. Es haben sich während meines Projektes weitere Fragen gestellt, wie zum Beispiel ob man mithilfe von KI o. Ä. die Bestimmung von Sensordaten weiter automatisieren kann, um so z. B. viel Zeit zu sparen.
Matthias Geltinger (13)
Technik (Standnummer 25)
Pakete cool verschickt
Motivation / Ziel:
Ich habe erforscht wie man Pakete zum Beispiel zum Versand von Lebensmitteln möglichst lange kühl halten kann. Kann ich damit z. B. eine Sahnetorte versenden, ohne dass sie schlecht wird?
Methode:
Ich habe mit Wasser gefüllte Kühlakkus im Gefrierschrank auf -18 °C vorgekühlt und in einen Karton mit unterschiedlicher Isolierung oder eine Styroporbox verpackt. Dann habe ich mit einem Grillthermometer mit Temperatursonde die Zeit gemessen, die das Paket mit der jeweiligen Isolierung kühl bleibt.
Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag:
Mit verspiegelter Luftpolsterfolie kann das Paket um 50 Prozent länger kühl gehalten werden als mit ein Standard Styroporbox. Eine Verdopplung der Menge an Kühlakkus führt zu einer Verlängerung der Kühldauer, jedoch nicht zu einer Verdopplung der Kühldauer
Herausforderung und weitere Forschungsfragen:
Die Grillthermometer geben Alarm, sobald die eingestellte Schwellentemperatur erreicht ist. Da die Versuche über viele Stunden gingen, erfolgte der Alarm manchmal zu ungünstigen Zeiten, z. B. nachts. Aufgrund der guten Isoliereigenschaften der Luftpolsterfolie wäre interessant zu untersuchen, ob sich die Luftpolsterfolie nicht auch für andere Zwecke einsetzen ließe, bei denen bisher Styropor verwendet wird z. B. bei der Isolierung von Häusern.
Anna Jasmin Dittrich (9) / Lea Kerl (9) / Emilio Pörsel (9)
Mathematik/Informatik (Standnummer 26)
Regelmäßige und unregelmäßige Fliesen
Motivation / Ziel:
Bei einem Spaziergang fielen uns unterschiedliche Fliesenmuster draußen und im Schulhaus auf. Wir begannen, Fliesen und Parkettierungen zu untersuchen. Die Ebene lässt sich leicht mit regelmäßigen Sechsecken, Dreiecken und Quadraten bedecken. Das erleben wir auch in vielen Spielen.
Methode:
Wir konnten aus regelmäßigen Fliesen auch sehr unregelmäßige Formen bauen, die ebenfalls die komplette Ebene bedecken. Wenn man die Quadrate einfärbt,
lassen sich unterschiedliche Muster erzeugen, je nachdem, ob man Drehungen oder Spiegelungen zulässt. Nach so vielen regelmäßigen Parkettierungen suchten wir nach unregelmäßigen, nichtperiodischen Parkettierungen.
Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag:
Es gibt Fliesen, mit denen man die Ebene nichtperiodisch pflastern kann, die aber auch eine periodische Parkettierung zulassen. Roger Penrose fand 1972 zwei Teile, die die Ebene nur nichtperiodisch pflastern. Und 2022 wurde der „Einstein“ entdeckt. Das ist eine einzelne Fliese, die nur eine nichtperiodische Parkettierung zulässt.
Leandra Tronicke (13) / Linnéa Katja Linette Kubik (13)
Mathematik/Informatik (Standnummer 27)
Würfelwahrscheinlichkeiten von Quadern
Motivation / Ziel:
Wir haben erforscht, wie wir einen normalen Spielwürfel (Hexaeder) verändern müssen, damit wir öfter bei dem Spiel „Mensch ärgere Dich nicht“ gewinnen. Angefangen hat es dabei, dass wir sehr gerne „Mensch ärgere Dich nicht“ spielen. Leider gehören wir nicht zu den Menschen, die Glück haben und sofort gewinnen. So entstand unsere Forschungsfrage: „Wie gewinnen wir häufiger Mensch ärgere Dich nicht?“ Dementsprechend ist unser Ziel, beim Spielen schneller rauszukommen und auch zu gewinnen.
Methode:
Wir haben uns als erstes eine 20 mm breite Holzleiste angeschafft und diese dann mit einem Abstand von 2 mm zurechtgeschnitten. Die einzelnen Längen der verschiedenen Quadern waren beginnend bei 6 mm bis 40 mm. Anschließend haben wir mit diesen Quadern je 1000x gewürfelt und unsere Ergebnisse in einem Diagramm dargestellt. Außerdem haben wir die Erwartungswerte für verschiedene Quader berechnet.
Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag:
Wir haben herausgefunden, dass sehr viele Faktoren, u. a. wie gewürfelt wird, einen großen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Herausgekommen ist, dass der münzenähnlichste Quader, also der 6 mm lange Quader, die größte Wahrscheinlichkeit besitzt, auf einer quadratischen Fläche (1 oder 6) zu landen. Außerdem haben wir herausgefunden, dass sich der Erwartungswert, vom normalen Spielwürfel, in Bezug auf das Spiel „Mensch ärgere Dich nicht“, durch das wiederholte Würfeln bei einer Sechs von 3,5 Feldern auf 4,2 Felder beim Weiterziehen erhöht. Bei einem sehr dünnen Quader kann man sogar im Durchschnitt 7 Felder weiterziehen.
Herausforderung und weitere Forschungsfragen:
Leichte Schwierigkeiten sind nach unserem Experiment aufgetreten, da wir gemerkt haben, dass es eine Rolle spielt wie, wo und womit wir würfeln. Außerdem waren unsere Quader nach dem Würfeln an den Ecken und Kanten leicht abgenutzt und wir stellten fest, dass sie nicht mehr die eigentliche Länge und Breite besaßen, die sie anfangs noch hatten und haben sollten. Als weitere Forschungsfrage tauchte auf „Wie verändern sich die Wahrscheinlichkeiten von gewichteten Würfeln?„