Fraunhofer-Institute in Darmstadt

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1 Fraunhofer-Institute in

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3 DIE DREI FRAUNHOFER-INSTITUTE IN DARMSTADT HELFEN ZUM SIEBTEN MAL IDEEN ZU VERWIRKLICHEN Wissenschaft und Wirtschaft leben von ständigem Fortschritt. Die Grundlage dafür ist exzellente Forschungsarbeit. Unsere Gesellschaft profitiert von neuen Erkenntnissen und Lösungen. Sie sichern das Bestehen des Standortes Deutschland im internationalen Wettbewerb. Damit das so bleibt, ist die Förderung junger Talente eine wichtige Investition in unsere Zukunft. Schon Konfuzius wusste: Am Anfang jeder Tat steht eine Idee. Viele Ideen scheitern allerdings bei der Umsetzung und ihr Potenzial bleibt unentdeckt. Verwirkliche Deine Idee! ist es deshalb das Motto des diesjährigen größten europäischen Wettbewerbs Jugend forscht. Jungforscher werden bei ihren Projekten unterstützt und erhalten eine Plattform, um ihre Ideen der Öffentlichkeit zu präsentieren. Die Suche nach schlauen Köpfen auf regionaler Ebene in Südhessen übernehmen bereits zum siebten Mal die Darmstädter Fraunhofer-Institute Fraunhofer IGD, Fraunhofer LBF und Fraunhofer SIT. In den Räumen des Fraunhofer IGD stellen die jungen Talente in zwei Wettbewerbssparten Jugend forscht (15 bis 21 Jahre) und Schüler experimentieren (10 bis 14 Jahre) ihre verwirklichten Ideen vor. Dabei wetteifern sie in den sieben Fachgebieten Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik um die Anerkennung ihrer Forschungsleistungen. Die Siegerinnen und Sieger aus dem qualifizieren sich für den Landeswettbewerb. Wer auch dort erfolgreich ist, misst sich mit Jungforschern aus ganz Deutschland beim bundesweiten Finale vom bis in Künzelsau. Für uns von den Darmstädter Fraunhofer-Instituten ist es eine Ehre, in diesem Jahr erneut die Patenschaft für die Jungforscher zu übernehmen. Unser Ziel ist es, junge Talente früh für die Wissenschaft zu begeistern, um Nachwuchs für die angewandte Forschung zu gewinnen. Wir freuen uns sehr auch beim diesjährigen Wettbewerb dabei sein zu dürfen. Wir wünschen allen Teilnehmern viel Erfolg beim Wettbewerb und dass sie ihre Ideen verwirklichen und in die Tat umsetzen. Jutta Schaub Patenbeauftragte 3

4 JUGEND FORSCHT AUF EINEN BLICK Zielsetzung Jugend forscht fördert besondere Leistungen und Begabungen in Naturwissenschaften, Mathematik und Technik. Das Ziel ist, Jugendliche langfristig für diese Themen zu begeistern und sie über den Wettbewerb hinaus in ihrer beruflichen Orientierung zu unterstützen. Gründung Unter dem Motto Wir suchen die Forscher von morgen! rief Henri Nannen, damaliger Chefredakteur der Zeitschrift, 1965 zur ersten Wettbewerbsrunde von Jugend forscht auf. Organisation Jugend forscht ist eine gemeinsame Initiative von Bundesregierung, Stern, Wirtschaft und Schulen. Schirmherr ist der Bundespräsident. Kuratoriumsvorsitzende der gemeinnützigen Stiftung Jugend forscht e.v. ist die Bundesministerin für Bildung und Forschung. Die Geschäftsstelle hat ihren Sitz in Hamburg. Dort werden die bundesweiten Aktivitäten koordiniert. Finanzierung Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) trägt die laufenden Kosten der Geschäftsstelle von Jugend forscht. Seit der Gründung basiert der Wettbewerb zudem auf Sponsoring: Rund 250 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft richten die Wettbewerbe aus, stiften Preise und fördern weitere Aktivitäten. Ehrenamtliches Engagement Rund Lehrer unterstützen Jugend forscht als Projektbetreuer und Wettbewerbsleiter. Mehr als Fach- und Hochschullehrer sowie Experten aus der Wirtschaft bewerten die Arbeiten. Ihr ehrenamtliches Engagement ist ein wesentlicher Eckpfeiler von Jugend forscht. Wettbewerbsebenen Der Wettbewerb ist dezentral organisiert und bildet die föderale Struktur der Bundesrepublik ab. Er wird auf drei Ebenen ausgetragen: Die Teilnehmer treten zunächst im Februar bei einem der Regionalwettbewerbe an. Wer hier gewinnt, darf im März auf Landesebene starten. Dort qualifizieren sich die Sieger für den Bundeswettbewerb im Mai. Insgesamt finden in jeder Runde bundesweit über 100 Wettbewerbe statt. Teilnehmer Der Wettbewerb richtet sich an Kinder und Jugendliche bis zum Alter von 21 Jahren mit Wohn- oder Ausbildungsort in Deutschland. Jüngere Schüler, die teilnehmen möchten, müssen im Anmeldejahr mindestens die 4. Klasse besuchen. Studenten dürfen sich nur im Jahr ihres Studienbeginns anmelden. Bislang haben sich in über vier Jahrzehnten insgesamt über Jugendliche an Jugend forscht beteiligt. Themen und Fachgebiete Die Wettbewerbsteilnehmer suchen sich selbst eine interessante Fragestellung, die sie mit naturwissenschaftlichen, technischen oder mathematischen Methoden bearbeiten. Das Projekt muss sich jedoch einem der sieben Fachgebiete zuordnen lassen. Zur Auswahl stehen Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik sowie Technik. Präsentation und Jurybefragung Beim Wettbewerb präsentieren die Jungforscher ihre Projekte an einem Ausstellungsstand, den sie selbst gestalten. Dort findet auch die Befragung durch die jeweilige Fachjury statt. Preise Insgesamt werden Geld-, Sach- und Sonderpreise im Wert von rund einer Million Euro vergeben. Darunter sind Forschungsaufenthalte und Praktika wie auch die Teilnahme an internationalen Wettbewerben und Symposien für Nachwuchswissenschaftler. Der Nachwuchswettbewerb in Naturwissenschaften, Mathematik und Technik gefördert von Bundesregierung, stern, Wirtschaft und Schulen. Stiftung Jugend forscht e.v. Baumwall Hamburg Telefon: Telefax: info@jugend-forscht.de Internet: Schirmherr Bundespräsident Joachim Gauck Kuratorium Bundesministerium für Bildung und Forschung Ständige Konferenz der Kultusminister der Länder Zeitschrift Stern Gruner+Jahr AG & Co.KG Deutscher Gewerkschaftsbund Bundesverband der Deutschen Industrie e.v. Deutscher Verein zur Förderung des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts e.v. VDI Verein Deutscher Ingenieure Deutsche Bundesstiftung Umwelt je ein Vertreter der Bundesjury, der Patenunternehmen und der Wettbewerbsleiter Vorstand Dr. Sven Baszio Dr. Nico Kock 4

5 Kurzprofile FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR GRAPHISCHE DATENVERARBEITUNG IGD Das Fraunhofer IGD ist die weltweit führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Hierzu zählen Graphische Datenverarbeitung, Computer Vision sowie Virtuelle und Erweiterte Realität. Das Fraunhofer IGD entwickelt Prototypen und Komplettlösungen nach kundenspezifischen Anforderungen. Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IGD verwenden, erfassen und bearbeiten Bilder und Graphiken für alle denkbaren computerbasierten Anwendungen. Die Forschungs- und Entwicklungsprojekte des Fraunhofer IGD haben direkten Bezug zu aktuellen Problemstellungen in der Wirtschaft. Das Anwendungsspektrum der Konzepte, Modelle und Praxislösungen ist sehr vielfältig aber auch spezialisiert. Es reicht von der Virtuellen Produktentwicklung über Medizin, Verkehr bis hin zu multimedialem Lernen und Training. Gemeinsam mit seinen Partneruniversitäten forscht das Fraunhofer IGD an verschiedenen Schlüsseltechnologien und arbeitet mit Unternehmen unterschiedlichster Industriesektoren zusammen. Das Fraunhofer IGD hat neben dem Hauptsitz in weitere Standorte in Rostock, Graz und Singapur. Es beschäftigt mehr als 200 feste Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Der Etat beträgt über 17 Millionen Euro. Strategische Leitlinien Die Forschung am Fraunhofer IGD konzentriert sich auf fünf strategische Leitlinien: Computergraphik Computer Vision Mensch-Maschine-Interaktion (Interaktive) Simulation Modellbildung Geschäftsfelder Aufbauend auf die strategischen Leitlinien arbeitet das Fraunhofer IGD in den Geschäftsfeldern: Visuelle Entscheidungshilfe Virtuelles Engineering Digitale Gesellschaft Qualitätsmanagement Das Qualitätsmanagementsystem des Fraunhofer IGD ist zertifiziert nach ISO 9001:

6 Kurzprofile FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR BETRIEBSFESTIGKEIT UND SYSTEMZUVERLÄSSIGKEIT LBF Mobilität auf höchstem Niveau Wenn wir uns ins Auto setzen, sind wir es gewohnt, bequem darin Platz zu nehmen, schnell voranzukommen und sicher ans Ziel zu gelangen. Dies gilt auch für andere Verkehrsmittel, die wir täglich nutzen. In punkto Komfort, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit haben wir heute Standards erreicht, die noch vor wenigen Jahrzehnten unvorstellbar waren. Einen grundlegenden Beitrag dazu leistet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF schon entwickelte in ein kleiner Kreis von weitblickenden Wissenschaftlern und Ingenieuren neuartige Versuchs- und Berechnungsmethoden, um Belastungen und Lebensdauer von Konstruktionen zu messen und zu bewerten. Es war die Geburtsstunde des Leichtbaus. Das Fraunhofer LBF kam dann 1962 als zehntes von heute 67 Instituten zur Fraunhofer- Gesellschaft. Das Institut gehört damit zu den traditionsreichsten Einrichtungen der Fraunhofer- Gesellschaft und zeichnet sich zugleich durch eine hohe Dynamik und hohe Innovationskraft aus. Seit dem 1.Juli 2012 gehört auch das ehemalige Deutsche Kunststoffinstitut DKI, eine ebenfalls sehr renommierte und traditionsreiche Darmstädter Forschungseinrichtung, als Bereich Kunststoffe zum Fraunhofer LBF. Das Fraunhofer LBF beschäftigt heute mehr als 550 Mitarbeiter und ist organisatorisch in den vier Bereichen Betriebsfestigkeit, Adaptronik, Kunststoffe und Systemzuverlässigkeit aufgestellt. Von der Idee bis zum Produkt Das Fraunhofer LBF begleitet seine Kunden im gesamten Entwicklungsprozess, vom Werkstoff bis zum System, von der Idee bis zum Produkt, entwickelt Materialien, Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren (Kunststoffe und Faserverbundmaterialien), erarbeitet Sicherheitsstrategien und Zuverlässigkeitskonzepte sowie Design- und Konstruktionskonzepte. Ein maßgebliches Ziel ist die Verkürzung von Entwicklungs- und Erprobungszeiten. Um den Anforderungen seiner Kunden aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau, der Schienenverkehrstechnik, dem Schiffbau, Maschinen- und Anlagenbau, der Luftfahrt, Energietechnik, Elektrotechnik, dem Bauwesen und anderen Branchen bestmöglich entsprechen zu können, betreibt das Fraunhofer LBF ein vielseitiges experimentelles Prüffeld sowie ein Technikum (auf insg. mehr als qm), nutzt modernste messtechnische Geräte und numerische Simulationstechniken. Das Institut ist nach DIN EN ISO-IEC 17025:2005 akkreditiert und wendet ein zertifiziertes Managementsystem nach DIN EN ISO 9001:2008 an. LBF ist eine eingetragene Marke der Fraunhofer-Gesellschaft für angewandte Forschung e. V. 6

7 Kurzprofile FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR SICHERE INFORMATIONSTECHNOLOGIE SIT Das Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT entwickelt Innovationen zur Absicherung von Informationen, Geräten, Diensten und Netzen. Die Mitarbeiter befassen sich zum Beispiel mit Cloud Computing, der sicheren Nutzung von Smartphones, digitalen Identitäten, Internet-Sicherheit und Datenschutz. Anwendung finden die Arbeitsergebnisse sowohl im Unternehmensalltag, als auch im Auto oder in Produktionsanlagen. Das Fraunhofer SIT ist für Firmen und Organisationen aller Größen und Branchen tätig und bietet zahlreiche Dienstleistungen im Bereich Forschung und Entwicklung auch für kleine und mittelständische Unternehmen. Das Angebot reicht von der anwendungsorientierten Grundlagenforschung über die Entwicklung von Prototypen bis hin zu Produkttests und der Anpassung und Realisierung von Sicherheitskonzepten. Das Fraunhofer SIT unterstützt Kunden aus Industrie, Wirtschaft und Verwaltung dabei, Sicherheitsprobleme zu beseitigen, Risiken und Schäden zu minimieren sowie innovative Geschäftskonzepte sicher zu realisieren. Rund 200 hochqualifizierte Mitarbeiter analysieren Bedrohungen und Sicherheitsvorkehrungen, beraten Kunden bei der Auswahl von Systemen und testen Anwendungen und Dienste. Dabei orientiert sich Fraunhofer SIT stets an konkreten Bedrohungen und den technischen, betriebswirtschaftlichen und juristischen Bedürfnissen der Kunden. Durch seine breite Kompetenzbasis, die Praxiserfahrung mit theoretischen Kenntnissen verbindet, ist das Institut in der Lage, Sicherheit kompetent zu managen, zu integrieren, zu bewerten und zu prüfen. Zugleich garantiert die Neutralität des Instituts seinen Kunden absolute Objektivität und so die für die jeweilige Situation beste Lösung. 7

8 Der Wettbewerb 8

9 PROGRAMM Uhr Aufbau Juryvorbereitung Uhr Begrüßung Frühstück Uhr Begutachtung der Projekte durch Jury und Presse Uhr Imbiss Jurysitzung Infotour für Jungforscher Uhr Öffentliche Präsentation Imbiss für Jury Uhr Empfang 16:00 Uhr Feierstunde mit Musik Uhr Ausklang und Abbau Ort Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Fraunhoferstraße

10 Ansprechpartner WETTBEWERBSLEITER Herr Dr. Paul Schlöder Robert-Koch-Straße Langen PATEN-BEAUFTRAGTE Frau Dr. Jutta Schaub Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Fraunhoferstraße Telefon: jutta.schaub@igd.fraunhofer.de Internet: PATEN-UNTERNEHMEN Fraunhofer-Institute in : Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Fraunhoferstraße Institutsleiter: Herr Prof. Dr. techn. Dieter W. Fellner Telefon: info@igd.fraunhofer.de Internet: Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Bartningstraße Institutsleiter (komm.): Herr Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz Telefon: info@lbf.fraunhofer.de Internet: Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT Rheinstraße Institutsleiter: Herr Prof. Dr. Michael Waidner Telefon: od info@sit.fraunhofer.de Internet: 10

11 Jury ARBEITSWELT MATHEMATIK/INFORMATIK Herr Dipl.-Ing. Micha Schmidt Herr Dr. Michael Schneider Herr Lothar Wolf Herr Priv. Doz. Dr. habil. Arjan Kuijper Herr Christian Simon Herr Dr.-Ing. Klaus Drechsler BIOLOGIE PHYSIK CHEMIE Frau Brigitte Berg Frau Christiane Brandes Herr Matthias Helb Frau Barbara Wenzel-Stelzig Frau Doris Krumpholz Frau Britta-Maria Stuwe Frau Verena Ulbricht TECHNIK Herr Dr.-Ing Reinhold Bertrand Frau Abigail Katona Herr Erik Kremser Herr Dipl.-Ing. Johannes Käsgen Herr Bastian Sauerwein Herr Werner van der Sanden Herr Dr. Gerhard Jonschker Herr Matthias Lein Herr Dr. Mathias Schott GEO- UND RAUMWISSENSCHAFTEN Frau Agnieszka Troelsen Frau Bettina Fenn-Nubert 11

12 Statistik JUGEND FORSCHT Gesamt männl. weibl. Anzahl der Teilnehmer * Anzahl d. Arbeiten Anzahl der Arbeiten 16 Anzahl der Einzelarbeiten 10 Anzahl der Gruppenarbeiten 6 Anzahl Teilnehmer Arbeitswelt Anzahl Teilnehmer Biologie Anzahl Teilnehmer Chemie Anzahl Teilnehmer Geo/Raumwissensch Anzahl Teilnehmer Mathe/Informatik Anzahl Teilnehmer Physik Anzahl Teilnehmer Technik SCHÜLER EXPERIMENTIEREN Gesamt männl. weibl. Anzahl der Teilnehmer * Anzahl d. Arbeiten Anzahl der Arbeiten 11 Anzahl der Einzelarbeiten 1 Anzahl der Gruppenarbeiten 10 Anzahl Teilnehmer Arbeitswelt Anzahl Teilnehmer Biologie Anzahl Teilnehmer Chemie Anzahl Teilnehmer Geo/Raumwissensch Anzahl Teilnehmer Mathe/Informatik Anzahl Teilnehmer Physik Anzahl Teilnehmer Technik * Differenzen in den Summen können sich ergeben, wenn ein Teilnehmer mehr als ein Projekt einreicht. 12

13 Preisliste FACHGEBIETSPREISE In jedem Fachgebiet gibt es für die Projekte in den Sparten Jugend forscht und Schüler experimentieren jeweils Fachgebietspreise zu gewinnen, die mit 75, 60 und 45 dotiert sind. Sie werden von verschiedenen Organisationen gestiftet: Fachgebiet Arbeitswelt Biologie Chemie Geo- u. Raumwissenschaften Preisstifter Bundesministerium für Arbeit und Soziales Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren Fonds der Chemischen Industrie im Verband der Chemischen Industrie e. V. stern Mathematik/Informatik Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Physik Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Technik Verein Deutscher Ingenieure e. V. SONDERPREISE Verschiedene Preisstifter loben außerdem Sonderpreise für Projekte, Betreuer und Schulen aus. Sie vergeben Geldpreise, Zeitschriftenabonnements und Praktika. Preis Inhalt Preisstifter Jungforscherpraktikum 14 Tage im Fraunhofer IGD Fraunhofer IGD bei Fraunhofer IGD Jungforschertag bei 1 Tag unterwegs mit den Fraunhofer LBF Fraunhofer LBF Forschern des Fraunhofer LBF Talent-School Platz Teilnahme an einer Talent- School in einem Fraunhofer- Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Institut Regionalsieg für das beste 75 Euro Fraunhofer-Institute in interdisziplinäre Projekt Sonderpreis Erneuerbare 75 Euro Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Energien Sonderpreis Nachwachsende Rohstoffe Sonderpreis Qualitätssicherung durch zerstörungsfreie Prüfung Reaktorsicherheit (BMU) 75 Euro Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)/Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) 60 Euro Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e. V. (DGZfP) Sonderpreis 50 Euro Deutsche Bundesstiftung Umwelt Umwelttechnik Sonderpreis Papermint 50 Euro IHK-Organisation Jahresabonnement "bild 1 Jahresabonnement Stiftung Jugend forscht e. V. der wissenschaft" Jahresabonnement 1 Jahresabonnement Stiftung Jugend forscht e. V. "natur" Jahresabonnement 1 Jahresabonnement GEO "GEOlino" Jugend forscht Schulpreis 1000 Euro CTS Gruppen- und Studienreisen GmbH 2014 Sonderpreis für engagierte Talentförderer 100 Euro Heinz und Gisela Friederichs Stiftung 13

14 Projekte 14

15 Projektliste Fachgebiete: A Arbeitswelt, B Biologie, C Chemie, M Mathematik/Informatik, P Physik, T - Technik Stand Fach Jugend forscht Titel Teilnehmer 1 B Algen in der Biogasgewinnung Felix Divo, Philipp Kroeker 2 B Auswirkungen von Schule Auf Aufmerksamkeit und Dennis Weingärtner Konzentrationsfähigkeit 3 B Konzentrationsvermögen von Mädchen und Jungen in Klasse 5 Maria Zuleger und 6 des Gymnasiums 4 B Reduzierte Genomgröße als Selektionsvorteil bei eingewanderten Nadin Hodroj Neophyten am Beispiel der Kanadischen Goldrute 5 B Untersuchung zur Auswirkung von Gruppenhaltung auf das Simon Greulich Verhalten von Griechischen Landschildkröten 6 C Auswirkungen von Nanosilber auf Algen Robin Künzel 7 C Phosphat stinkt nicht! Nadine Reinhart, Lena Adams 8 G 360 Living Disc - Multimodale Raumlösung als architektonisch Laura Helger frugale Innovation zur flexiblen Organisation verdichteter Siedlungsstrukturen 9 M Geometrische Drillinge und Sechslinge im Bereich Kreisgeometrie Nicole Utsch, Jonas Höllebrand 10 M Pimp my dartboard - Automatische fotografische Pfeilerkennung Corinna Zurloh, Martin Frank Feuerherdt, Felix Kastner 11 P Elektromagnetische Felder Gefahren Schutzmaßnahmen die Niclas Roth besondere Bedeutung der Information und Resonanz 12 P Kernfusion als alternatives Verfahren zur Energiegewinnung Ozan-Can Dogan 13 P Thermodynamik - Optimierung eines Dieselmotors Temoor Nafees Ahmad 14 T Fahrradtacho 2.0 Matthias Jasny 15 T Multiple Sensor Weight System - MSWS Christian Knebel, Alexander Dahmen 16 T Sonnennachführung Jonathan Walther, Florian Lerch Stand Fach Schüler experimentieren Titel Teilnehmer 17 A Kann man mit Fischtransportbeuteln das Klassenraumklima Kevin Sivakumar verbessern? 18 A Optimierung der Ergonomie eines Büroarbeitsplatzes Martin Christoph, Silas Bug 19 A Wer ist Mr. X? Kurt Cieslinski, Alexander Koschnick, Kristjan Majstorovic 20 B Wasseruntersuchungen am Schulbiotop Janosch Ott, Bahaüddin Mohammed Koras 21 B Wie belastbar sind Knochen? Nils Gawehn, Moritz Janek 22 B Wo lauern die meisten Bakterien in der Schule? Sadia Haji, Melike Yildiz 23 C Das Verschwinden der Frixion-Stifte Giovanni Guerrucci, Elias Ott 24 G Wo befindet sich s lauteste Kreuzung? Peer Lehmann, Finn Hammann, Mike Schmuderer 25 P Wasserrad Nils Wierzoch, Marc Zeitler 26 P Wir perfektionieren einen Luftkollektor Jan Reitz, Tim Peters, Malte Kramp 27 T Elektrische Signale des Menschen im Schulalltag Nicolai Koch, Ahmet Garkin, Christoph Berst 15

16 Biologie Jugend forscht Stand 1 Thema: Algen in der Biogasgewinnung Felix Divo (15) Lichtenbergschule Philipp Kroeker (15) Lichtenbergschule Betreuer/in Dr. Angela Haag-Kerwer Projekt Nr Biogasanlagen werden als regenerative Energiequellen immer wichtiger und verbrauchen somit immer mehr Ressourcen. Für den Betrieb einer Biogasanlage werden meist Substrate wie zum Beispiel Maissilage verwendet, die in ständiger Konkurrenz mit der Lebensmittelproduktion stehen. Daher ist ihre Nutzung nicht unumstritten. Damit Biogasanlagen weiterhin zum Recycling beitragen können, müssen unserer Meinung nach alternative Substrate wie zum Beispiel Papier nutzbar werden. In einem vorhergegangenen Projekt haben wir bereits versucht, Papier und anderen, an der Schule anfallenden, organischen Müll in einem Modell einer Biogasanlage zu Methan zu verwerten. Um diese Methode zu optimieren und die Methanausbeute weiter zu erhöhen versuchten wir nun, die organischen Substrate mithilfe von zelluloseverwertenden Algen (Chlamydomonas reinhardtii) vor dem Verwerten in der eigentlichen Biogasanlage aufzuschließen. Dieses Verfahren würde es möglich machen, die Effizienz von Biogasanlagen im Generellen zu erhöhen. Um dies zu testen nutzten wir das Biogasanlagenmodell aus unserem vorherigen Projekt, welches wir bereits ausgiebig getestet hatten. Dieser Versuchsaufbau bestand prinzipiell aus einem isolierten Glaskolben, in dem das zu testende Substrat umgesetzt wurde und einer pneumatischen Wanne, die entstehendes Gas auffing. In einem ersten Schritt gaben wir Algen mit Nährlösung und das Substrat in den Kolben und ließen es zwei Wochen vergären. Danach wurde Rinderkot hinzugefügt und in weiteren zwei Wochen wurde das eigentliche Biogas produziert. Dabei maßen wir das entstehende Gasvolumen und analysierten die Gaszusammensetzung mithilfe eines Gaschromatographen. Wie die Messwerte zeigen, führt unsere Methode der Vorverdauung bei einer gleichen Menge Gas, zu einer erhöhten Konzentration von Methan. Ob dieser Effekt nun vom Einlegen in Nährlösung herrührt oder von den Algen verursacht wurde, versuchen wir in aktuellen Versuchen herauszufinden. 16

17 Biologie Jugend forscht Stand 2 Thema: Auswirkungen von Schule Auf Aufmerksamkeit und Konzentrationsfähigkeit Dennis Weingärtner (15) Weird Science Club an der Lichtenbergschule Betreuer/in Felix Schonert Projekt Nr Ich beschäftige mich mit der Frage, ob der heutige Schulalltag (G8; volle Stundentafel, usw.) einen negativen Einfluss auf die Aufmerksamkeit und das Konzentrationsvermögen hat. Die Reaktionsfähigkeit, über die man auf die Aufmerksamkeit und das Konzentrationsvermögen schließen kann, wird mit Hilfe von einem webbasierten Reaktionszeittest im Tagesverlauf (vor und nach der Schule), sowie im Wochenverlauf (Montag bis Freitag) gemessen. Ich möchte mit Hilfe meiner Untersuchungsergebnisse eine mögliche Überlastung der Schülerinnen und Schüler aufdecken und sie meiner Schulleitung zur gemeinsamen Weiterarbeit vorlegen. 17

18 Biologie Jugend forscht Stand 3 Thema: Konzentrationsvermögen von Mädchen und Jungen in Klasse 5 und 6 des Gymnasiums Maria Zuleger (18) Mörlenbach Martin-Luther-Schule Rimbach Betreuer/in Matthias Beuth Projekt Nr In meinem Projekt geht es um Konzentrationsvermögen von Mädchen und Jungen im Vergleich in den Klassen 5 und 6 des Gymnasiums, als auch um den Vergleich der Konzentrationsfähigkeit von Klasse 5 und Klasse 6 des Gymnasiums. Mittels eines Testverfahrens, wird das Konzentrationsvermögen der Schülerinnen und Schüler abzüglich ihrer gemachten Fehler während des Tests berechnet. Durch diverse statistische Verfahren wird dann geprüft, ob die Daten signifikant sind und ob sich die Hypothesen bewahrheiten oder falsifizieren. 18

19 Biologie Jugend forscht Stand 4 Thema: Reduzierte Genomgröße als Selektionsvorteil bei eingewanderten Neophyten am Beispiel der Kanadischen Goldrute Nadin Hodroj (19) Fürth Odw. Martin-Luther-Schule Rimbach Betreuer/in Matthias Beuth, Dr. Rüdiger Arnold Projekt Nr Die invasive Kanadische Goldrute (Solidago canadensis) gehört zu den ältesten aus Nordamerika eingeführten Gartenpflanzen. Sie ist weltweit eine der aggressivsten und erfolgreichsten Eindringlinge und dennoch sind die Mechanismen, die dieser Art die erfolgreiche Etablierung in natürlichen Ökosystemen auf der ganzen Welt ermöglichen, bis heute noch nicht geklärt. Als möglichen zugrunde liegenden Mechanismus für die Invasivität der Kanadischen Goldrute wurde die Genomgröße innerhalb Deutschland und Nordamerika vergleichend untersucht. Dabei wurde angenommen, dass eine reduzierte Genomgröße ein Selektionsvorteil bei der Besiedlung neuer Standorte bedeuten kann. Daher sollte die Kanadische Goldrute in Deutschland im Durchschnitt ein kleineres Genom aufweisen als in ihrem natürlichen Areal. Mithilfe der Durchflusszytometrie wurde der genomische DNA-Gehalt in den Pflanzen ermittelt. Dabei zeigte sich, dass die Kanadische Goldrute in der Bundesrepublik Deutschland tatsächlich im Durchschnitt ein kleineres Genom aufweist als in ihrer ursprünglichen Heimat. Die Größe des Genoms bestimmt somit im Zusammenhang mit Samenmasse, Wachstumsrate und Ausbreitung die okologische Strategie der Pflanzen und damit ihre Konkurrenzstärke und Wettbewerbsfähigkeit. Darüber hinaus hat diese Arbeit gezeigt, dass die beiden untersuchten Gruppen der Kanadischen Goldrute, Solidago altissima und Solidago canadensis, eine unterschiedliche Genomgröße aufweisen. Die Untersuchungen zeigten, dass S. altissima, welche zu dem S. canadensis-komplex gehört und als Synonym fur S. canadensis var. scabra verwendet wird, im Durchschnitt ein größeres Genom aufweist als S. canadensis. Somit hat diese Arbeit auch ein Indiz dafür geliefert, dass Solidago altissima nicht mehr als Teil des Solidago canadensis-komlexes betrachtet und stattdessen als eigenständiges Taxon aufgefasst werden sollte. Zusammenfassend zeigen die vorliegenden Untersuchungen eine Bestätigung einer genetischen Anpassung der Kanadischen Goldrute, obwohl nur wenige Standorte in Deutschland und in Nordamerika exemplarisch zum Vergleich der Genomgrößen herangezogen wurden. Somit bildet diese Arbeit die Grundlage für weiterführenden Untersuchungen der genetischen Veränderungen bei der Anpassung invasiver Pflanzenarten. Weitergehende Arbeiten sollten darauf abzielen, diesen Mechanismus bei Neophyten zu bestätigen. 19

20 Biologie Jugend forscht Stand 5 Thema: Untersuchung zur Auswirkung von Gruppenhaltung auf das Verhalten von Griechischen Landschildkröten Simon Greulich (19) Birkenau Martin-Luther-Schule Rimbach Betreuer/in Matthias Beuth Projekt Nr Meine Arbeit befasst sich mit dem Verhalten von Griechischen Landschildkröten. Dabei wird betrachtet, ob die Gruppenhaltung der Tiere sich negativ oder positive auf die Tiere auswirkt. Hierfür wurden Griechische Landschildkröten unter folgender Hypothese beobachtet: Das Verhalten der Griechischen Landschildkröte wird durch die Gruppenhaltung beeinflusst." Im Besonderen wurde dabei die Beeinträchtigung des Stoffwechselverhaltens, durch Sozialverhalten, betrachtet. Für diesen Zweck wurde ein Tier, welches in Einzelhaltung lebt, beobachtet. Als Vergleich wurde eine Schildkrötengruppe von 20 Tieren beobachtet. Um ein brauchbares Ergebnis zu bekommen wurden als Beobachtungsmethoden die Focus Methode, die Ereignis Methode und die Individualabstand Methode angewandt. Für die Auswertung wurden die Daten in Excel-Tabellen eingetragen. Die erhaltenen Ergebnisse wurden zudem mit einem Signifikanztest auf Signifikante Unterschiede getestet. 20

21 Chemie Jugend forscht Stand 6 Thema: Auswirkungen von Nanosilber auf Algen Robin Künzel (15) Pfungstadt Lichtenbergschule Betreuer/in Dr. Angela Haag-Kerwer Projekt Nr Nanopartikel können andere Eigenschaften haben als größere Partikel des selben Stoffes. Wegen ihrer besonderen Eigenschaften werden Nanopartikel in immer mehr Produkten verwendet. Zum Beispiel tötet Nanosilber Bakterien ab und wird deshalb in moderner Sportkleidung gegen Geruchsbildung eingesetzt. Auch Kosmetika und Lebensmittel enthalten immer mehr Nanopartikel. Ich fragte mich was für Auswirkungen Nanosilber auf Algen haben könnte, weil diese für viele Tiere eine wichtige Nahrungsquelle darstellen. Deshalb habe ich mich auf die Auswirkungen von Nanosilber auf Algen konzentriert und habe dazu Algen in einer Nährlösung mit verschiedenen Konzentrationen von Nanosilber angelegt. Ich habe Nanosilber ausgewählt, weil es wegen seiner antibakteriellen Wirkung in immer mehr Textilien verwendet wird. Bei der Wäsche solcher Textilien könnte Nanosilber dann in die Gewässer gelangen wo sie Schäden am Ökosystem führen könnten. 21

22 Chemie Jugend forscht Stand 7 Thema: Phosphat stinkt nicht! Nadine Reinhart (17) Neu-Isenburg Goetheschule Neu-Isenburg Lena Adams (16) Neu-Isenburg Goetheschule Neu-Isenburg Betreuer/in Dr. Ruthard Friedel Projekt Nr Welche Phosphatfällungsmethode ist in Klärwerken zu empfehlen? Was Erdöl für Verkehr darstellt, ist Phosphat für die Nahrungsmittel-Produktion: ein unersetzbarer Grundstoff, der in absehbarer Zeit knapp werden könnte. Im Gegensatz zu Benzin und Diesel, die vielleicht durch andere Antriebsmittel ersetzt werden können, kann die Düngerkomponente Phosphat durch keinen anderen Mineralstoff ersetzt werden. Auf der anderen Seite wird Phosphat aus Abwasser zurzeit eliminiert und als Abfallstoff entsorgt, weil es lokal zu Überdüngung und dadurch zu Eutrophierung führen kann. Wir untersuchen, ob diese Fällungsreaktionen in Klärwerken so gestaltet werden können, - dass einerseits das Überschuss-Phosphat aus dem Abwasser weitestgehend und zuverlässig entfernt wird. - dass andererseits das Phosphatsalz in einer Zusammensetzung gefällt wird, in der es filtrierbar zurück zu gewinnen und als Dünger verwendbar wird. Kriterien für die Anwendbarkeit und Verwendungsfähigkeit werden vorgestellt. 22

23 Jugend forscht Stand 8 Geo- und Raumwissenschaften Thema: 360 Living Disc - Multimodale Raumlösung als architektonisch frugale Innovation zur flexiblen Organisation verdichteter Siedlungsstrukturen Laura Helger (21) Fürth Georg-August-Zinn-Schule Reichelsheim (Odenwald) Betreuer/in Projekt Nr Die 360 Living Disc eröffnet eine Ära des Wandels: Statt starrer Baukonstruktion, die den Bewohner in einen stereotypen Alltag lenkt, erlebt das Individuum die Harmonie eines variablen, hochfunktionalen Raumes, der sich um den Lebensmittelpunkt des Menschen bewegt und sich unentwegt neu gestalten oder kombinieren lässt. Hierbei erfüllt ein und dieselbe Wohnfläche alle Funktionen des alltäglichen Lebens. Konstruiert als individueller Lebensraum ermöglicht es zugleich das Wohnen mit dem Tag und den Jahreszeiten. Das Disk-Haus-Prinzip entwirft eigenständig den urbanen Raum und könnte somit die moderne Stadtplanung revolutionieren. Forschungsfrage: Wie lässt sich begrenzter Lebensraum vor dem Hintergrund zunehmender Urbanisierung in ökonomischer als auch ökologischer Hinsicht effizienter nutzen und in der Konsequenz die Suprastruktur einer Stadt flexibler gestalten? Projektidee: Mein Lösungskonzept basiert auf einer Baukonstruktion, die Mobilität auf allen Ebenen des alltäglichen Lebens ermöglicht. Bauprinzip ist die Zusammensetzung des Wohnraums aus eigenständigen, ringförmigen Modulen, die beliebig dreh- und rekombinierbar die benötigte Wohnfläche auf bis zu 15 m² minimieren. In übergeordneter Dimension eignet sich das Modell, um aus unbegrenztem Kombinationspotential auf einfache Weise soziale Infrastrukturen zu erschaffen, die in ständiger Bewegung dem modernen Aspekt der Flexibilität Rechnung tragen. Vorgehensweise: Die Projektarbeit umfasst - den Entwurf und die Fertigung eines dreidimensionalen Modellhauses - eine nähere Betrachtung potenzieller Baustoffe im Rahmen eines energieeffizienten und umweltschonenden Baukonzepts - sowie ein Modell autarker Stadtplanung auf Basis der 360 Living Disc 23

24 Jugend forscht Stand 9 Mathematik / Informatik Thema: Geometrische Drillinge und Sechslinge im Bereich Kreisgeometrie Nicole Utsch (16) Hochheim Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Jonas Höllebrand (16) Flörsheim-Wicker Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Betreuer/in Anna Beliakina Projekt Nr Die Idee zu diesem Projekt entwickelte sich im Laufe des Wahlunterrichts im Bereich Mathematik. Schwerpunkt in diesem Unterricht waren mathematische Beweise, die in dem Programm Geogebra graphisch dargestellt wurden. Zu Beginn lernten wir den Umgang mit dem Programm, indem wir einfache wichtige Sätze der Geometrie und Kreisgeometrie bewiesen und in Geogebra visualisiert haben. Als Beispiel wären der Sekanten-Tangenten-Satz oder der Sehnensatz zu nennen. Durch diese Vorgehensweise war es uns zu einem späteren Zeitpunkt möglich auch mit komplizierteren Sätzen wie dem Schmetterlings-Satz umzugehen. Im Laufe dieses Lernprozesses begegnete uns auch eine interessante Figur Arbelos von Archimedes und der Satz Zwillinge des Archimedes. Wir haben die Zwillinge auf eine bestimmte Weise in Arbelos einbeschriebene Kreise in Geogebra konstruiert und archimedischen Beweis der Gleichheit dieser Kreise ausführlich betrachtet. Dann ist uns gelungen, eine Verbindung zwischen dem Arbelos von Archimedes und Mönchen des Hippokrates darzustellen. Durch eine eingehende Betrachtung der Grafiken beider Sätze entstand die Idee zu diesem Projekt. Wir konnten eigene Zwillinge und sogar Drillinge in den Möndchen des Hippokrates entdecken und haben sowohl unterschiedliche Konstruktionen in Geogebra als auch mathematische Beweise durchgeführt. 24

25 Jugend forscht Stand 10 Mathematik / Informatik Thema: Pimp my dartboard - Automatische fotografische Pfeilerkennung Corinna Zurloh (16) Erbach Gymnasium Michelstadt Michelstadt Martin Frank Feuerherdt (17) Merseburg Georg-Cantor-Gymnasium Halle Felix Kastner (17) Stralsund Goethe - Gymnasium Stralsund Betreuer/in Dr. Martin Bracke, Dr. Wolfgang Bock Projekt Nr In unserem Projekt geht es um die Erkennung der geworfenen Punktzahlen von Pfeilen, die auf eine genormte Turnierdartscheibe geworfen werden. Hierzu haben wir ein System entwickelt, bei dem wir mit Hilfe zweier Kameras die Position der Pfeilspitzen ermitteln und so die geworfene Punktzahl bestimmen können. Dies geschieht mittels eines selbst erstellten mathematischen Modells unter Einsatz verschiedener Methoden der Bildverarbeitung. Nach einigen Überlegungen verfolgten wir schlussendlich die Idee, zwei Kameras so anzuordnen, dass sie genau im rechten Winkel zueinander befestigt sind und ihre Blickwinkel direkt parallel zur Dartscheibenfläche sind. Dadurch ergeben sich zwei Geraden, in deren Schnittpunkt sich die Spitze des Pfeils befindet. Legt man ein Koordinatensystem über die Dartscheibe, so ermittelt eine Kamera die x- und die andere Kamera die y-koordinate. Da jeder Pfeil von zwei Standpunkten erfasst wird, ist eine eindeutige Positionsbestimmung garantiert. Unser Programm hat folgende elementare Funktionen: Zunächst ist es in der Lage die Kameras anzusteuern, um u.a. das Aufnehmen von Bildern auszulösen. Danach ist eine einmalige Kalibrierung nötig, um eine Auswertung der Bilder möglich zu machen. Im nächsten Schritt löst das Programm das Aufnehmen der Bilder aus, sobald ein Pfeil geworfen wurde. Im Anschluss wird die Dartspitze gefunden, der Punkt dann in eine Koordinate und schließlich in die Punktzahl umgerechnet. Dazu wurden einige analytische Überlegungen durchgeführt. Für ein optimales Spielerlebnis werden die Punktzahlen angesagt, sowie auf einer Benutzeroberfläche dem Dartspieler visualisiert. Unser Programm läuft in dem Programm Matlab, mit dem wir die erstellten Bilder verrechnen. Da Matlab jedoch sehr langsam in der Verarbeitung eines Kameraeingangs ist, verwenden wir hierzu Python. Das Python-Programm ist direkt in das Matlab-Programm integriert, wobei die Kommunikation zwischen den Programmiersprachen zuverlässig funktioniert. Allerdings ergibt sich daraus, dass die Dauer des Programms sehr lang ist, da die Programme Informationen übergeben müssen. Hier sehen wir noch Potential unsere Arbeit zu verbessern. Dabei planen wir die vollständige Implementierung in Python, um eine insgesamt geringere Laufzeit des Programmes zu erreichen. Darüber hinaus soll eine Benutzeroberfläche mit verschiedenen Spieloptionen erstellt werden, um das Programm benutzerfreundlich zu machen. Auch an der Genauigkeit der Punkteerkennung wollen wir noch weiterhin arbeiten, um Auswirkungen durch eventuelle Störquellen (z.b. Veränderung durch Schattenwurf) zu beheben bzw. zu verhindern. Ein weiterer Punkt der Anpassung an den Benutzer ist die Gestaltung einer einfacheren Konstruktion. 25

26 Physik Jugend forscht Stand 11 Thema: Elektromagnetische Felder Gefahren Schutzmaßnahmen die besondere Bedeutung der Information und Resonanz Niclas Roth (17) Mainhausen Strothoff International School Dreieich Betreuer/in Projekt Nr Ständig werden elektrische Geräte sowohl beruflich, als auch privat genutzt, die alle mehr oder weniger starke elektromagnetische Felder verursachen. Diese stellen, laut Weltgesundheitsorganisation, den am häufigsten und am schnellsten wachsensten Umwelteinfluss dar. Neuste Forschungsergebnisse zeigen, dass gepulste low level Mikrowellen Strahlung, wie diese z.b. bei Handys, WLAN oder Bluetooth vorkommen, genetische Schäden verursachen und des Krebsrisikos erhöhen können. Die Gruppe der Kinder scheint besonders gefährdet zu sein. Exemplarisch wurde das WLAN untersucht, welches bei handelsüblichen Computern und Laptops eingesetzt wird. Beim Arbeiten mit dem Laptop entsteht häufig eine besonders ungünstige Situation, da dieser oft auf dem Schoss des Benutzers liegt, wodurch ein Maximum an elektromagnetischer Emission in das Körpergewebe eingekoppelt wird. In dieser Arbeit habe ich geeignete Abschirmmaßnahmen näher untersucht, die diese Situation deutlich entschärfen. 26

27 Physik Jugend forscht Stand 12 Thema: Kernfusion als alternatives Verfahren zur Energiegewinnung Ozan-Can Dogan (18) Flörsheim Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Betreuer/in Sabine Pschorner Projekt Nr Meine Arbeit befasst sich mit dem Prinzip der Kernfusion und den Gedanken diese als alternative Energiequelle zu nutzen. Diese lässt sich in den Fachbereich der Physik einordnen und trägt den Namen "Kernfusion als alternatives Verfahren zur Energiegewinnung". Durch die bundesweite Energiewende rückt dieses Verfahren somit auch in den Fokus der künftigen Grundlastversorgung. Vor allem durch den Ausstieg aus der Kernspaltungsbranche und dem globalen Interesse, den CO 2 -Ausstoß der Welt zu minimieren und somit in Zukunft auf fossile Brennstofe wie Kohle und Erdgas zu verzichten, erscheint die Kernfusion als sehr interessante Alternative, da "Erneuerbare Ressourcen", wie Wind oder Wasser nur zyklisch Strom produzieren und derzeit einen vergleichsweise geringen Wirkungsquerschnitt besitzen. Kernfusion dagegen sollte sich nach intensiver Forschung wohl zur nachhaltigsten und effizientesten Option entwickeln können. Meine Arbeit behandelt dabei Grundlagen der Kernfusion, gesellschaftliche Aspekte, sowie meine eigenen Gedanken zur Optimierung des Wirkungsquerschnitts eines möglichen Kernfusionskraftwerks. Hierbei kombiniere ich eine neuartige Solarzellentechnik mit der konventionellen Stromerzeugungstechnik eines Fusionsreaktors. 27

28 Physik Jugend forscht Stand 13 Thema: Thermodynamik - Optimierung eines Dieselmotors Temoor Nafees Ahmad (18) Flörsheim am Main Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Betreuer/in Sabine Pschorner Projekt Nr Meine Projektarbeit im Fachbereich Physik befasst sich mit der Thermodynamik, spezialisiert auf die Verbrennungsmotoren und ihre Zustandsänderungen, sowie den Carnot-Prozess der Idealmaschine. Ganz intensiv setze ich mich mit den physikalischen Gesetzen der thermodynamischen Kreisprozesse auseinander. Sie werden nicht im Unterricht behandelt, sind aber Grundlagen zum Verständnis. Verbrennungsmotoren sind für uns schon Alltag, denn das Auto, sowie LKW und Busse sind mit Motoren angetrieben, die ihre Wurzeln schon im 19. Jahrhundert haben. Die nächsten zehn Jahre werden Verbrennungsmotoren auch nicht aus unserem Leben verschwinden. Ich vergleiche und untersuche heutige Verbrennungsmotoren mit dem Schwerpunkt Dieselmotoren. Ein Projektteil liefert mögliche Verbesserungen der heutigen Motoren, u.a. der Leistungssteigerung und der Verbesserung des Kreislaufprozesses. Ein anderer Projektteil untersucht diese Motoren in bivalenter Nutzung. 28

29 Technik Jugend forscht Stand 14 Thema: Fahrradtacho 2.0 Matthias Jasny (17) Flörsheim Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Betreuer/in Ralf Erdt Projekt Nr Mit diesem Projekt, möchte ich einen besseren und genaueren Fahrradtacho im Vergleich zu den herkömmlichen Magnettachos entwickeln. Als Basis verwendete ich eine Reflexlichtschranke, die ich mit einem Mikrokontroller auswertete. Ich zählte mit ihr nicht die Radumdrehungen, sondern die jeweiligen Speichen, die beim Fahren vorbeikommen. Damit konnte ich letztendlich viel genauer die Geschwindigkeit ausrechnen. Die Ausgabe erfolgte über ein LC-Display und die Menüführung über eine 4x4 Tastatur. Mit Hilfe eines Uhrzeitfunkmoduls empfing ich die genaue Uhrzeit, die ich als Basis für Tagesstatistiken verwendete. Die Onboardbatterie kann ich über den Fahrraddynamo oder ein Netzteil aufladen. Mein Hauptziel war es eine eigene Platine zu entwickeln und die Alltagstauglichkeit zu testen. Ich hatte mir auch Gedanken über eine automatische Lampenschaltung zur entsprechenden Uhrzeit gemacht. 29

30 Technik Jugend forscht Stand 15 Thema: Multiple Sensor Weight System - MSWS Christian Knebel (18) Griesheim Edith-Stein-Schule Alexander Dahmen (17) Edith-Stein-Schule Betreuer/in Franz Bönsel Projekt Nr Das "MSWS" - Kurzform von Multiple Sensor Weight System - ist ein Netzwerksystem zur Erfassung von Messdaten, hier demonstriert durch eine simple Gewichtsmessung. Zur Erfassung von Daten werden oft Sensorsysteme verwendet, deren Daten zusammengetragen und ausgewertet werden müssen. Das in diesem Projekt entwickelte System basiert darauf, dass es mehrere - zur Demonstration hier 3 - baugleiche Messsysteme gibt, welche in ständiger Verbindung stehen. Eine der Einzeleinheiten wird an einen PC angeschlossen und der integrierte Mikroprozessor wird zur Steuereinheit ernannt. Von hier aus werden die einzelnen Daten der verbleibenden Einheiten gesammelt und als ein Datenpaket an den PC geschickt. Da die Systeme jeweils kostengünstig sein sollen, damit man sie in großer Menge als ein Netzwerk verwenden soll, geschieht die Datenübertragung bei den drei Prototypen per Infrarot.Der hier verwendete Mikrochip ist ein ATMega8 und dient jedem System als Steuerung. Im Einsatz bedeutet diese Technik, dass man (fast) vom Ort unabhängig mehrere solcher Systeme einsetzt, welche jede einzeln einen Teil der gesamten Lage im Messgebiet wiedergeben. Da die Systeme dieses Bild auch selbst wieder zusammensetzen, ist das Auslesen der Daten einfach zu handhaben. 30

31 Technik Jugend forscht Stand 16 Thema: Sonnennachführung Jonathan Walther (15) Hochheim am Main Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Florian Lerch (15) Hochheim am Main Graf-Stauffenberg-Gymnasium Flörsheim Betreuer/in Ottmar Küster Projekt Nr Wir wollen eine Solarzelle der Sonne nach führen, damit sie im Laufe eines Jahres immer senkrecht zu den Sonnenstrahlen steht bzw. stehen könnte. Diese Sonnennachführung besteht aus einem Vorderrad eines Fahrrades, einem Drehteller und einem Kippteil. Der Drehteller wird auf dem fest liegenden Vorderrad gedreht, das Kippteil wird auf dem Drehteller gekippt. Die Drehung und der Kippvorgang werden von Schrittmotoren ausgeführt, die die Mechanik über selbst gebaute Getriebe antreiben. 31

32 Schüler experimentieren Stand 17 Arbeitswelt Thema: Kann man mit Fischtransportbeuteln das Klassenraumklima verbessern? Kevin Sivakumar (12) Weiterstadt-Braunshardt Lichtenbergschule Betreuer/in Dr. Angela Haag-Kerwer Projekt Nr Schlechtes Klassenraumklima! In vielen Klassenräumen fällt es einem schwer sich zu konzentrieren da ein schlimmes Klassenraumklima herrscht, das hauptsächlich von zu hohen CO 2 -Werten stammt. Zufällig stieß ich auf die Kordon-Tüte, die für das Transportieren von Fischen gedacht ist. Auf der Tüte steht, dass sie O 2 in die Tüte rein lässt und CO 2 aus der Tüte heraus lässt. Um dies zu prüfen und genauer zu erforschen habe ich Gas-Sensoren benutzt die mir die CO 2 und die O 2 - Konzentrationen in der Luft verraten. Mit meinen Untersuchungen will ich herausfinden, ob mir die Kordon-Tüten helfen können das Klassenraumklima zu verbessern. 32

33 Schüler experimentieren Stand 18 Arbeitswelt Thema: Optimierung der Ergonomie eines Büroarbeitsplatzes Martin Christoph (14) Justus-Liebig-Schule Silas Bug (14) Justus-Liebig-Schule Betreuer/in Maria Devant Projekt Nr Vorgehensweise: Sammlung von Maßen von aktuellen Büroschreibtischen, Erfassung Ist-Zustand, Sammlung von Schreibtischgriffen, schriftliche Umfrage bei Orthopäden, welche Beschwerden neben Rückenschmerzen an Büroarbeitsplätzen typisch sind, Interviews mit Physiotherapeutin, Psychotherapeutin und Ergotherapeutin, Bewertung der Griffformen auch im Hinblick auf eingeschränkte Arbeitnehmer, Arthrosepatienten und Rheumakranke, Recherche im Internet zu Lösungsansätzen, Bau eines Armpultes für einen Selbstversuch, Auswertung der Ergebnisse 33

34 Schüler experimentieren Stand 19 Arbeitswelt Thema: Wer ist Mr. X? Kurt Cieslinski (12) Neu Isenburg Goetheschule Neu-Isenburg Alexander Koschnick (13) Neu-Isenburg Goetheschule Neu-Isenburg Kristjan Majstorovic (13) Neu Isenburg Goetheschule Neu-Isenburg Betreuer/in Sigrid Kaiser Projekt Nr Wer ist Mister X? Zunächst einmal unsere Beschreibung des Falls. Die Putzfrau unseres Lehrers, Herrn Schwede, kommt, um zu putzen. Doch dann, der Schreck, sie sieht Herrn Schwede tot auf seinem Bett liegen. Sie alarmiert sofort die Polizei. Diese kommt mit der Spurensicherung. Jetzt stellen sich viele Fragen. Wer ist Mr X und hat Herrn Schwede umgebracht oder war es Selbstmord? Wie wurde er umgebracht und warum? Das Ziel des Projektes ist also, den Mörder zu finden und zu überführen. Dafür machten wir einige Experimente mit Gegenständen, die die Spurensicherung sichergestellt hat. Beispielsweise benutzten wir die Methode der Chromatographie, um festzustellen, ob das gefundene Testament manipuliert wurde. Ebenso haben wir Fingerabdrücke von vielen Lehrern genommen, um die gefundenen Fingerabrücke auf den sichergestellten Gegenständen zu identifizieren. Damit konnten wir unseren Verdächtigenkreis stark einschränken und unserer Fragestellung wer Mr. X ist sehr nahekommen. 34

35 Biologie Schüler experimentieren Stand 20 Thema: Wasseruntersuchungen am Schulbiotop Janosch Ott (13) Mühltal Lichtenbergschule Bahaüddin Mohammed Koras (12) Eberstadt Lichtenbergschule Betreuer/in Felix Schonert Projekt Nr Wir haben uns mit der Frage beschäftigt, ob das Biotop der Lichtenbergschule über eine ökologisch vertretbare Wasserqualität verfügt. Zur Beantwortung dieser Frage führten wir an verschiedenen Standorten des Biotops [ vor Biotop, Zulauf, Biotop, hinter Biotop ] chemische Wasseranalysen durch und prüften, ob das Wasser belastet ist. Als Belastungsindikatoren haben wir Ammonium-Gehalt, Nitrit- und Nitrat-Gehalt, Carbonathärte, Gesamthärte, Resthärte, ph-wert, Phosphat-Gehalt und Sauerstoff-Gehalt gewählt und mithilfe des Kompaktlabor für Wasseruntersuchungen (Merck) bestimmt. Anhand der gemessenen Werte wollen wir Unterschiede in der Wassergüte der unterschiedlichen Standorte aufdecken und gegebenenfalls Maßnahmen zur Verbesserung der Wassergüte ergreifen. Mit unseren Messungen haben wir Informationen darüber erhalten woher die Verschmutzung kommen könnte. 35

36 Biologie Schüler experimentieren Stand 21 Thema: Wie belastbar sind Knochen? Nils Gawehn (11) Dreieich Ricarda-Huch-Schule Dreieich Moritz Janek (12) Dreieich Ricarda-Huch-Schule Dreieich Betreuer/in Judith Jeuck Projekt Nr Wir wollen herausfinden, wie belastbar Knochen sind. Dazu konfrontieren wir Hühnerbeinknochen mit: -Erde (Verrotten Knochen?) -Gewicht (Wann bricht der Knochen?) -Hitze (Können Knochen brennen?) -Wasser -verschieden scharfe Messer Außerdem führen wir zu jedem Versuch auch einen Gegenversuch durch. 36

37 Biologie Schüler experimentieren Stand 22 Thema: Wo lauern die meisten Bakterien in der Schule? Sadia Haji (12) -Eberstadt Lichtenbergschule Melike Yildiz (13) -Eberstadt Lichtenbergschule Betreuer/in Dr. Angela Haag-Kerwer Projekt Nr Im Unterricht haben wir über das Thema Bakterien gesprochen und uns überlegt, wo Bakterien vorkommen und wie schnell sie wachsen. Das hat uns so interessiert, dass wir das unbedingt genauer untersuchen wollen. In der Schule kamen wir auf die Idee zu erforschen, wo sich Bakterien aufhalten und wie viele es sind. Zuerst haben wir uns überlegt, welche Flächen wir Schüler am häufigsten benutzen, und haben von diesen erste Proben genommen. Uns interessierte auch, wo dadurch die meisten Krankheiten weiter getragen werden könnten. Eine unsere Vermutung war, dass auf Tastenhandys mehr Bakterien siedeln als auf Smartphones. Die Ergebnisse stellen wir in dieser Arbeit vor. 37

38 Chemie Schüler experimentieren Stand 23 Thema: Das Verschwinden der Frixion-Stifte Giovanni Guerrucci (12) Lichtenbergschule Elias Ott (11) Mühltal Lichtenbergschule Betreuer/in Dr. Angela Haag-Kerwer Projekt Nr In der Schule findet man in fast jedem Mäppchen diese neuen Frixi-Stifte, die man wegradieren kann. Alle finden sie cool, doch es ist wahrscheinlich jedem schon passiert, dass die Farbe der Stifte ungewollt verschwunden ist. Wir versuchen herauszufinden, unter welchen Bedingungen die Farbe der Stifte verschwindet, und ob man dies immer wieder rückgängig machen kann. Unter anderem haben wir es mit Wärme und mit verschiedenen Lichtern versucht und dabei spannendes herausgefunden. 38