Jugend forscht: Computergestützte Geschwindigkeitsmessung (Beitrag 2006/07)

Es ist immer wieder zu lesen, dass durch überhöhte Geschwindigkeit sehr schwere Unfälle passieren. Dadurch sind schon viele Menschen ums Leben gekommen. Wir haben uns gedacht mit Hilfe einer Interface Karte und einer Lichtschranke Geschwindigkeiten zu messen und mit einem Programm am Computer auszuwerten. Es ist möglich, Geschwindigkeiten von Kraftfahrzeugen oder anderen beweglichen Gegenständen zu erfassen.

Beispiel: In einer Straße ist Tempo 50. Die Geschwindigkeit wird in der Tempo 50 Zone gemessen. Nach 100 Metern beginnt in derselben Straße eine Tempo 30 Zone. Dort wird wieder die Geschwindigkeit von den Pkws gemessen. Am Computer ist es möglich, mit Hilfe des Programms die erfassten Daten auszuwerten.

Zusammen mit unserem Informatiklehrer Hr. Eisfeld haben wir eine Interface Karte (K8055 USB Experiment Interface Board) mit der es möglich ist, Geschwindigkeiten zu messen mit einem Computer verbunden. An der Karte kann man Sensoren befestigen und dadurch eine Lichtschranke einrichten. Dazu haben wir ein Programm mit Visual Basic 6.0 geschrieben. Es beinhaltet drei Kapitel: Theorie, Praxis und Geschichte.

Das aufgebaute System haben wir mehrfach im Physikunterricht und auf der Straße erprobt und verbessert. Mit den gesammelten Erfahrungen haben wir am regionalen Wettbewerb „Jugend forscht“ teilgenommen.

Daniel Stock, Jan Ludwig

Lahnau, den 17.01.10

Jugend forscht: Ein Projekt über Photovoltaik (Beitrag 2008/09)

Ein Flugzeug kann doch sicher mit ausschließlich Sonnenenergie fliegen, haben wir uns gedacht! Wir - das sind Johannes Groh und Timon Fabel aus der Informatik – Ag von Hr. Eisfeld, die jeden Montag nachmittags stattfindet.

Unser erster Flugzeugprototyp wurde aus Kupferdraht und ein paar Photovoltaikzellen gebaut. Nach dem das Flugzeug fertig war wurde uns klar – es kann nicht fliegen!

Die größte Schwachstelle unserer Konstruktion war der Elektromotor und die Stromversorgung durch die Photovoltaikzellen.

In den nächsten vier Monaten haben wir einige Experimente zur Untersuchung der Stromerzeugung in den Photovoltaikplatten durchgeführt, unter anderem:

·     Einfluss des Einstalungswinkels und der Entfernung auf die     Stromstärke der Photovoltaikzelle

·     Zusammenschaltung (Reihen-, Parallelschaltung) von Photovoltaikzellen zu einem Modul

·     Kondensator als Zwischenspeicher der elektrischen Energie

Die Versuche zeigen: Um größere elektrische Leistungen zu erreichen, sollte man die Photovoltaikzellen zur Modulen gemischt, – in Reihe und Parallel, - zusammenschalten.

Unser Flugzeug kann immer noch nicht fliegen, aber unsere Untersuchungen haben wir am 20 Februar 2009 auf dem regionalen Wettbewerb „Jugend Forscht“ und „Schüler experimentieren“ für Hessen Mitte ausgestellt. Das ist ein Wettbewerb bei dem Schüler bis zum 21 Lebensjahr ihre erarbeiteten Projekte in ihren Fachgebieten präsentieren können und im Anschluss von einer Jury bewerten lassen. Das Motto des diesjährigen Wettbewerbs war ‚‚Du willst es wissen’’.

Die Präsentation des Projektes verlief in netter und freundlicher Atmosphäre. Die Jury hat uns sehr sinnvolle Ratschläge und Tipps gegeben. Am Ende bei der Preisverleihung waren wir dann auch sehr froh, dass wir den zweiten Platz erreicht haben.

Johannes Groh, Timon Fabel

Lahnau, den 17.01.10

Alles begann mit einer kleinen Geschichte und einer Matheaufgabe, über die ich schon im achten Schuljahr stolperte. Es wird berichtet, dass der Arzt und Philosoph Paracelsus im 16. Jahrhundert magische Quadrate erstelle. Diese waren auf das persönliche Geburtsdatum abgestimmt. Der Geschichte nach soll so ein Quadrat heilende Kräfte besitzen.

Ein Geburtstags- bzw. Zauberquadrat besteht aus vier Zeilen und vier Spalten. Addiert man jeweils die vier Summanden der Zeilen, Spalten oder Diagonalen, so ergibt sich immer ein und dieselbe Zahl, die magische Zahl.

Meinen ersten Versuch ein solches Quadrat zu erstellen habe ich, wie vorhin schon erwähnt, in der achten Klasse unternommen, leider erfolglos. Ein Jahr später habe ich es noch einmal versucht. Nach zwei Tagen fand ich dann eine Lösung.

Später, in meinem Wahlpflichtfach Informatik – Programmieren erklärte mir mein Lehrer Herr Eisfeld, dass man diese magischen Quadrate auch mit Hilfe eines Computerprogramms lösen könne. Dieses Programm zu schreiben dauerte fast ein ganzes Jahr, aber es hat sich gelohnt!

Es kann nicht nur ein Zauberquadrat berechnen, sondern alle möglichen Zahlenkombinationen, die für ein Geburtsdatum möglich sind finden.

Während meiner Arbeit an dem Programm stellte ich fest, dass ein Computerprogramm die Lösung für viele Aufgaben sein kann, viele mathematische Aufgaben, für die sonst keine Lösungsformel oder keine Lösungsstrategie bekannt sind. Man nutzt die hohe Rechengeschwindigkeit eines Computers. Ein Mensch könnte solche Aufgaben unmöglich so schnell berechnen wie ein Computer.

Diese Erkenntnis bewog mich dazu am Schülerwettbewerb „Jugend forscht“ teilzunehmen.

Es war eine tolle Erfahrung für mich. Ich lernte viele interessante Menschen kennen, habe viele bewundernswerte Projekte gesehen und habe auch noch den zweiten Platz in der Kategorie „Mathematik/ Informatik“ belegt.

Alles in Allem hat mir das ganze Projekt sehr viel Spaß gemacht und ich kann nur jeden dazu ermuntern: Probiert, forscht, entdeckt, setzt euch mit Problemen auseinander und macht bei Jugend forscht mit, denn neugierige Schüler braucht die Zukunft!

Sarah Wojcik

Lahnau, den 15.05.10

Stellen Sie sich einmal vor, Sie wären ein Astronaut und wären gerade auf dem Weg zum Mars. Plötzlich fällt im Raumschiff das Licht aus und alles um Sie herum wird dunkel. Da sehen Sie eine Kerze schwerelos im Raum schweben. Sie nehmen die Kerze und wollen sie anzünden. Was denken Sie wird passieren?

Diese Frage haben wir uns auch gestellt. Da wir aber auf keine eindeutige Antwort kamen musste ein Experiment her, mit dem man die Kerze schwerelos machen kann.

Hierzu bauten wir einen Versuchsaufbau, mit dem man den Zustand der Schwerelosigkeit erzeugen kann (siehe Bild). Mit diesem Versuchsaufbau unternahmen wir erste Versuch und fanden schnell heraus, dass eine Kerze in der Schwerelosigkeit brennt, da Sauerstoff, Brennmaterial und eine Zündtemperatur vorhanden ist. Wir konnten sogar feststellen welche Form die Flamme hat, nämlich die Form einer Halbkugel.

Mit diesen Ergebnissen in der Tasche und dem Fallturm im Kofferraum, fuhren wir am 18. Februar zum Regionalentscheid von „Jugend forscht und Schüler experimentieren“. Dies ist ein Wettbewerb für Jungforscher bis 21 Jahre. Dort belegten wir den 2. Platz worüber wir alle froh waren.

In diesem Jahr haben wir viel vor, denn wir wollen Flüssigkeiten unter dem Einfluss der Schwerelosigkeit erforschen und die Frage klären wieso eine Flamme in der Schwerelosigkeit zu einer Halbkugel wird.

Wir möchten uns bei Hr. Eisfeld, der Metallbaufirma Tafferner, Hr. Röder und der Schulleitung für die gute Zusammenarbeit bedanken. Weitere Fotos finden Sie hier.

Johannes Groh, Marcus Müller und Timon Fabel

Lahnau, den 23.03.11