INNOVATION >> MINT MATHEMATIK INFORMATIK NATURWISSENSCHAFTEN TECHNIK 15. bis 17. Dezember 2005 MINT 300 2005 >> DOKUMENTATION
Dr. Bernhard Keller Wolfgang Gollub Showgruppe Shaolin Tempel Deutschland Michael Zeisberger Philipp Hähnel
Podiumsdiskussion von links nach rechts: Dr. Hans Höller Michael Zeisberger Wolfgang Gollub Dr. Henrick Hünnekens Olivier Vanden Eynde INHALT EINLEITUNG 04 ABLAUFPLAN VERANSTALTUNG MINT300 05 RESÜMEE DER FÖRDERER 06 STATISTISCHES 08 DIE KURSE (Kurs 20 kam nicht zu Stande.) 01 RAUS AUS DER SCHULE REIN INS LABOR! 09 02 QUANTENEFFEKTE BEI TIEFEN TEMPERATUREN 10 03 ERLEBNISWELT PHYSIK DAS EXPERIMENTIERLABOR PHYSLAB 11 04 PRAKTIKUM SUPRALEITUNG 12 05 ELEKTROCHEMIE 13 06 VERHALTENS- UND NEUROBIOLOGIE 14 07 SUPRALEITUNG UND MAGNETISMUS 15 08 MODELLIERUNG MIT PETRI-NETZEN 16 09 EXPERIMENTE ZU FARBEN DER SEIFENBLASEN UND ZUR POLARISATION 17 10 NEXT GENERATION NETWORK ZUKUNFT DER NETZE 18 11 MOBILFUNK UND GESUNDHEIT HANDYFUNKTIONSTEST UND MOBILE GESUNDHEIT 19 12 FERNSEHTURM AM ALEXANDERPLATZ GESCHICHTE, BAUWERK, FUNKTION 20 13 T-DSL ANSCHLUSS EINRICHTEN UND ANWENDEN 21 14 DIE PHYSIK DES MOBILFUNKS 22 15 MODERNE GLEISBAUTECHNIK BEI DER BAHN 23 16 LEIT- UND STEUERUNGSTECHNIK IM ICE 24 17 18 LEIT- UND SICHERUNGSTECHNIK BEI DER BAHN 25 19 TELEKOMMUNIKATIONSTECHNIK BEI DER BAHN 26 21 22 ERMITTLUNG DER FESTIGKEIT VON TURBINENSCHAUFELN 27 23 VOM EINSTEIN-NOBEL-PREIS ZUM KLEINSTEN COMPUTER 28 24 VOM EINSTEIN-NOBEL-PREIS ZUM KLEINSTEN COMPUTER 29 25 ZERSTÖRUNGSFREIE WERKSTOFFPRÜFUNG 30 3
Dr. Bernhard Keller Benjamin Burde EINLEITUNG Interesse wecken Interesse fördern, dies war unser Leitmotiv der im Jahr 2003 erstmals ausgerichteten Veranstaltung MINT300. Ziel war es, 300 SchülerInnen sowie Lehrkräfte von MINT-EC- Schulen aus dem gesamten Bundesgebiet zu einem anspruchsvollen mathematisch-naturwissenschaftlichen Exkursionsprogramm nach Berlin einzuladen. Der Veranstaltungstitel wurde aus dem Thema MINT (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) und der Anzahl der partizipierenden SchülerInnen abgeleitet. Aufgrund des ausgezeichneten Erfolgs dieser Veranstaltung ermöglichten die Deutsche Bahn AG, Deutsche Telekom AG, Siemens AG und der Arbeitgeberverband Gesamtmetall mit seiner Initiative THINK ING. im Jahr 2005 MINT300 erneut. MINT300 begann mit einer Auftaktveranstaltung für die 450 Personen in der Hauptstadtrepräsentanz der Deutschen Telekom AG. Eine Podiumsdiskussion zum Thema Bachelor- und Masterstudiengänge fand in besonderem Maße Interesse und schaffte Klarheit, welche Möglichkeiten sich den SchülerInnen in Zukunft bieten. Diese informative Diskussion mit dem Plenum war der Sachkompetenz der Podiumsteilnehmer zu danken, die immer wieder auch Bezüge zur Situation im Unternehmen herstellten. Gleichermaßen in der Gegenwart verankert und in die Zukunft gerichtet war der Vortrag von Olivier Vanden Eynde. MINT-EC-typisch weitete sein Vortrag den Blick über den Tellerrand und erläuterte dem Plenum Auswirkungen der mangelnden Informationstechnologie in Afrika. Atempausen verschaffte auf virtuose Weise am Klavier Philipp Hähnel von der Heinrich-Hertz-Oberschule Berlin. Kraftvoll und den Naturwissenschaften sehr nahe endete die Veranstaltung mit einer Vorführung von Schülern und Mönchen des Shaolin Tempel Deutschland. Für SchülerInnen und LehrerInnen folgte ein Tag an Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Einen feierlichen Abschluss fand MINT300 bei der Siemens AG. Vorträge von Prof. Meinel (Hasso-Plattner-Institut) sowie Prof. Bertram (HU Berlin) reicherten dabei den gemeinsamen Abend nicht nur mit MINT-Inhalten an. Das Abschlusswort führte am Ende der Veranstaltung Frau Maria Schumm-Tschauder von der Siemens AG stellvertretend für die Förderer der MINT300. Am Abreisetag begannen Schüler und Lehrer mit der Koordination zur Erstellung der nachfolgenden Berichte. Zur Einstimmung und Gesamtschau haben wir Angaben aus den Feedback-Bögen in Statistiken aufbereitet. Sie belegen, wie ausgezeichnet Konzept und Inhalte der Veranstaltung angenommen wurden. Nicht vermitteln können diese das persönliche Erleben und die großartige Atmosphäre, den Widerhall, den MINT300 bei den Teilnehmern erzeugt hat, und die Kontakte, die so entstanden sind. Wir danken jenen, die mit ihrem Engagement zum Erfolg beigetragen haben: den Universitäten, Forschungseinrichtungen und Mitarbeitern der Hauptstadtrepräsentanz der Deutschen Telekom AG sowie den Verantwortlichen auf Seiten der Förderer Deutsche Bahn AG, Deutsche Telekom AG, Siemens AG und dem Arbeitgeberverband Gesamtmetall mit seiner Initiative THINK ING. Und schließlich den Referenten bei den MINT-Kursen, denn durch sie ist MINT über die Praxis weitergegeben worden getreu dem Leitmotiv Interesse wecken Interesse fördern, und getreu dem Ziel des Vereins MINT-EC, Jugendliche für Naturwissenschaften und Technik zu gewinnen. Dieses Ziel hat MINT300 erreicht. Benjamin Burde Geschäftsführer Verein MINT-EC 4
Ulli Zelle ABLAUFPLAN VERANSTALTUNG MINT300 Donnerstag, 15.12.2005 15.30 Uhr Auftaktveranstaltung in der Hauptstadtrepräsentanz Deutsche Telekom AG > Dr. Bernhard Keller, Vorstand Verein MINT-EC > Podiumsdiskussion: Bachelor- und Masterstudiengänge Dr. Hans Höller, Siemens AG, Vice President Corporate Personnel Germany, Head Competence Centers Dr. Henrik Hünnekens, Deutsche Bahn AG, Leiter der Berufsausbildung Niederlassung Ost Wolfgang Gollub, Arbeitgeberverband Gesamtmetall, Public Relations Michael Zeisberger, Deutsche Telekom AG, Human Resources Development, Leiter des Fachbereichs Nachwuchskräfte > Präsentation Close the Gap, Olivier Vanden Eynde (Geschäftsführer Close the Gap, Brüssel) > Showgruppe Shaolin Tempel Deutschland > Musik: Philipp Hähnel, Klavier Moderator: Ulli Zelle (Regionalfernsehen Berlin/Brandenburg) 18.00 Uhr Imbiss und Ende der Veranstaltung Freitag, 16.12.2005 9.00 Uhr bis 15.30 Uhr Interessengeleitetes Kursprogramm an unterschiedlichen Orten in Berlin 17.30 Uhr Schülerplenum bei der Media Academy GmbH, Halle 88 Lehrerplenum bei der Siemens AG, Eichensaal 19.00 Uhr Abendveranstaltung bei der Media Academy GmbH, Halle 88 > Vortrag Aus der Forschung in die Praxis, Prof. Dr. Christoph Meinel, (Hasso-Plattner-Institut Potsdam) > Vortrag In Bewegung: Demographische Entwicklung und Bildung in der Bundesrepublik, Prof. Dr. Hans Bertram (Humboldt-Universität Berlin) Abschlusswort: Maria Schumm-Tschauder, Siemens AG 20.15 Uhr Abendbuffet und Come Together Musik: Vocarious Samstag, 17.12.2005 9.00 Uhr Kulturprogramm, organisiert vom Haus der Politischen Bildung e.v. 12.00 Uhr Abschlussplenum in der Halle 88 > Vorbereitung der Dokumentation zu MINT300 13.00 Uhr Ende der Veranstaltung 5
RESÜMEE DER FÖRDERER Die Deutsche Bahn ist sehr an leistungsorientierten MINT-Fachkräften mit ambitionierten Zielen interessiert, die die Bahn auf dem Weg zur Nummer 1 unter den Mobilitäts- und Logistikdienstleistern in Europa unterstützen und den Changeprozess vorantreiben. Unser Engagement gründet sich auf diese Zielstellung. DB Training und Learning&Consulting der Deutschen Bahn AG beteiligten sich mit verschiedenen Veranstaltungen an der MINT300: 1. Moderne Gleisbautechnik bei der Bahn Die Teilnehmer/innen erhielten einen Einblick in neue Messverfahren, wie z. B. Aufnahme der Messdaten mit GPS, im Gleisbereich. Die gewonnenen Daten konnten später am Computer durch die Schüler ausgelesen und ausgewertet werden. 2. Leit- und Steuerungstechnik im ICE Am Beispiel des ICE wurden die wesentlichen Komponenten der modernen Schienenfahrzeugtechnik und durch eine Exkursion in das Instandhaltungswerk Berlin Rummelsburg erlebbar gemacht. 3. Leit- und Sicherungstechnik bei der Bahn Anhand eines Praxisgang durch das Testzentrum der Firma Siemens Verkehrstechnik wurde der Aufbau und die praktische Funktionsweise der einzelnen Stellwerkskomponenten veranschaulicht. 4. Telekommunikationstechnik bei der Bahn Am Beispiel des Digitalen Funknetzes der DB AG gewannen die Schüler/innen einen Einblick in die moderne betriebliche Kommunikation. Der technische Aufbau und die Nutzung standen im Mittelpunkt der Darstellung. Die Deutsche Bahn möchte interessierten und engagierten Jugendlichen das technische Verbundsystem Bahn im Rahmen von MINT näher bringen, ihnen die Abläufe in einem großen Konzern verdeutlichen und für die Perspektiven im Mobilitäts- und Logistikbereich begeistern. Alle Beteiligten haben ein sehr positives Resümee der Veranstaltungen gezogen. Technik erleben MINT macht s möglich Mathematik, Naturwissenschaft und Technik erlebbar machen, junge Menschen mit spannenden Aufgaben an diese Themen heranführen, Interesse wecken für Ausbildungs- und Studiengänge der künftigen Informationsgesellschaft: Diese Ziele waren für die Deutsche Telekom 2005 wieder Grund, sich aktiv an MINT300 zu beteiligen. In diversen Workshops wurden technische Zusammenhänge erklärt und mit Versuchen verdeutlicht: > Die Telekom Fachhochschule Leipzig war mit zwei Workshops vertreten. Im Bereich Hochfrequenztechnik ging es um die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen und > bei Next Generation Network die Zukunft der Netze prüften die Schüler/innen verfügbare Technologien auf Realisierbarkeit. > Im Alex lernten die SchülerInnen Aufgaben und Wirkungsweise von Rundfunk und Fernsehen kennen. > In der Berufsbildungsstelle der Telekom stand die Installation eines TDSL-Anschlusses und PC-Netzwerkes auf dem Programm. > Bei T-Mobile gab es Handyfunktionstests und mobile Datenanwendungen (z. B. via UMTS oder W-LAN) wurden erklärt. Wie bereits bei der Podiumsdiskussion zum Thema Bachelor und Master im Rahmen der Eröffnungsveranstaltung in der Hauptstadtrepräsentanz der Telekom, sparten die SchülerInnen auch in den Workshops nicht mit wissbegierigen Fragen. Die positive Resonanz auf MINT300 hat gezeigt, dass es für junge Menschen wichtig ist, zu erkennen, wie Wissenschaft in der Praxis eingesetzt wird. Nur so kann es gelingen, Begeisterung für den MINT-Bereich zu wecken und den dringend benötigten akademischen Nachwuchs für die Zukunft zu sichern. Die Deutsche Telekom ist deshalb Mitglied im Verein MINT EC und leistet intensive Unterstützung bei der Realisierung von MINT300. 6
Begeisterung für Technik spürbar! Junge Menschen an Technik heranführen und sie für komplexe Themenstellungen in Mathematik, Naturwissenschaften und Technik begeistern dies ist das Ziel des weltweiten Bildungsprogramms Generation21 von Siemens. Aus diesem Grund beteiligten wir uns auch in diesem Jahr gerne bei MINT300. So bot die Siemens Technik Akademie zum Ausklang des Einsteinjahrs eine spannende Gelegenheit, physikalische und technische Experimente durchzuführen und dabei auf den Spuren des großen Physikers zu wandeln: Mit Hilfe eines eigenständig zusammengestellten Experimentier-Steckbausatzes konnten die Teilnehmer elektrische Felder aufspüren, Einsteins Foto-Effekt erleben und außerdem erforschen, wie ein Computer speichert und rechnet. Spannende Einblicke in die Materie der Gasturbinenfertigung gab es bei unserem Bereich Power Generation. Hier wurde ein fundiertes mathematisch-technisches Verständnis der Teilnehmer voraussetzt, um die Festigkeit von Turbinenschaufeln gezielt zu berechnen und exakt zu ermitteln. Die engagierte Teilnahme der Schülerinnen und Schüler sowie ihr offenes und aktives Interesse haben die Veranstaltungen mit Leben gefüllt und so wesentlich zum Erfolg beigetragen. Im Gegenzug nahmen sie ein neues, großes Potenzial an Wissen mit nach Hause. Und dies war uns ein wichtiges Anliegen. Denn der Bedarf an exzellent ausgebildeten Fachkräften nimmt kontinuierlich zu. Insbesondere in den MINT-Berufen konkurrieren wir bereits heute um die qualifiziertesten Köpfe. So stellt allein Siemens jährlich weltweit rund 19.000 Akademiker ein, etwa 70 % davon sind Ingenieure und Naturwissenschaftler. Der steigenden Nachfrage kann nur durch zahlreichen, gut ausgebildeten Nachwuchs entsprochen werden. Deshalb unterstützen wir den Verein MINT-EC und tragen damit unserer Verantwortung für die Gesellschaft Rechnung. Austausch fördern Studienwege ebnen! Die Veranstaltung MINT 300 hat erneut unter Beweis gestellt, dass das MINT-EC-Schulnetzwerk lebt und munterer ist denn je. Gemeinsame Aktivitäten und Projekte, lebhafte Diskussionen und vielfältiger Austausch waren auch im Jahr 2005 die Kennzeichen dieser Grossveranstaltung, die der Arbeitgeberverband Gesamtmetall im Rahmen seiner Initiative THINK ING. wieder gerne unterstützt hat. Im Mittelpunkt der Diskussionen standen die aus dem Bologna-Prozess resultierenden neuen Studiengänge. Dieses Thema liegt Gesamtmetall besonders am Herzen, denn es kommt zum einen darauf an, bei der derzeitigen Neuordnung qualitativ hochwertige und bedarfsgerechte Studiengänge zu schaffen und bekannt zu machen. Zum anderen galt es insbesondere, nach den langwierigen und oft verwirrenden Diskussionen, ein klares und attraktives Studienangebot zu kommunizieren. Deutlich zu machen, dass die Wirtschaft die neuen Studienabschlüsse nicht nur anerkennt, sondern die Absolventinnen und Absolventen der Bachelor- und Masterstudiengänge offen und gerne in die Unternehmen aufnimmt. In diesem Sinne waren die Diskussionen und Fragestunden mit den Schülerinnen und Schülern der MINT-Schulen wertvoll und lehrreich. Es konnten Unsicherheiten ausgeräumt und offene Fragen beantwortet werden. Gleichzeitig ließ sich ein Eindruck gewinnen, wie der Informationsstand und das Interesse der Jugendlichen an diesem wichtigen Thema der Studien- und Berufswahl ist. Aus unserer Sicht war MINT 300 im Jahre 2005 ein großer Erfolg. Unser Dank gilt deshalb allen Unternehmen, Hochschulen, Organisationen, die sich im Rahmen der Veranstaltung engagiert haben, und nicht zuletzt auch der Geschäftsstelle des MINT-EC. 7
STATISTISCHES Die Auftaktveranstaltung in der Hauptstadtrepräsentanz der Telekom AG war insgesamt: Die Veranstaltung hat mich bestärkt, MINT-Fächer in der Schule stärker zu berücksichtigen. Schüler Lehrer 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 1 2 3 4 5 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 1 2 3 4 5 Insgesamt fand ich die MINT300: Ich kann mir nach MINT300 eher vorstellen, später im MINT-Bereich zu arbeiten bzw. zu studieren. 70 % 1 2 3 4 5 50 % 1 2 3 4 5 60 % 50 % 40 % 40 % 30 % 30 % 20 % 20 % 10 % 10 % 0 % 0 % Die Programmangebote am 2. und 3. Veranstaltungstag waren: Ich habe in den Kursen etwas Neues gelernt. 60 % 1 2 3 4 5 50 % 1 2 3 4 5 50 % 40 % 40 % 30 % 30 % 20 % 20 % 10 % 10 % 0 % 0 % Bewertungen 1 1: hervorragend, 2: gut, 3: weniger gut, 4: schlecht, 5: nichts gewählt Bewertungen 2 1: stimme ich voll zu, 2: stimme ich zu, 3: stimme ich nicht zu, 4: stimme ich gar nicht zu, 5: nichts gewählt 8
RAUS AUS DER SCHULE REIN INS LABOR! DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT KURS 01 Im Rahmen der Veranstaltung MINT300 2005 haben wir das DLR-School-Lab besucht. Mit der Unterstützung von Studenten und einem Angestellten der Humboldt-Universität Berlin konnten wir verschiedene Experimente durchführen. Stereo-Bildverarbeitung Zum Thema Stereo-Bildverarbeitung haben wir ein 3-D-Bild erstellt. Dazu haben wir zwei Digitalkameras, ähnlich wie die Augen, auf einem Stativ befestigt und ein Motiv fotografiert. Im Computer wurde ein Bild rot und das andere grün eingefärbt. Dann wurden die verschiedenen Perspektiven übereinander gelegt, sodass sie an einem Punkt genau übereinander lagen. Schaut man jetzt durch eine Brille mit einem roten Filter auf der einen und einem grünen Filter auf der anderen Seite, so gewinnt das Bild an Tiefe. Josephine Kruggel Infrarotlicht Mit einem sehr feinen Thermometer haben wir Temperaturen der Spektralfarben gemessen. Dabei stellte sich heraus, dass dort, wo kein gebrochenes Licht ist, die Temperatur viel höher ist. Man erklärte uns, dass es sich hierbei um Infrarotlicht handelt. Für das menschliche Auge ist es unsichtbar. Mit der Wärmekamera wird es eingefangen. Die wärmeren Bereiche sind rötlich dargestellt, die kälteren grün bis blau. Die Technik ermöglicht es, Temperaturen eines ausgewählten Bildpunktes zu bestimmen. Dabei konnten wir feststellen, dass die Kamera Wärmequellen anzeigt, die hinter Plastikfolien liegen. Jedoch nicht Gegenstände, die hinter glattem Metall liegen. Diese fungieren wie ein Spiegel und reflektieren das Infrarotlicht. Auch Wasser lässt sich durch die Infrarotkamera erkennen. Die Strömungen lassen sich in einem Glas mit kochend heißem Wasser beobachten. Mit viel Konzentration erkennt man, wie das abgekühlte Wasser absinkt und gleichzeitig wärmeres Wasser nach oben aufsteigt. Andreas Bytyn, Alexander Gaytandjiew engagiert und interessiert. Verkehrssimulation Hoffentlich bleibt dieser Tag mit Im ersten Schritt machten wir einer leistungsstarken Gruppe nicht uns mit der Definition von Verkehr vertraut: Verkehr entsteht, freudiger Erinnerung. nur den betreuenden Tutoren in wenn es eine Nachfrage und ein Dr. Bernd Kirchner Angebot gibt. Verkehrssimulation bedeutet, eine Verkehrssituation, z. B. den Verkehr einer Kreuzung, so nachzustellen, wie sie sich in Wirklichkeit ereignet hat. Genau das wurde uns am Computer gezeigt. Mit einem speziellen Programm versuchten wir, eine Problemstelle an der Kreuzung durch Setzen von Ampeln oder Verkehrsschildern zu lösen. Es war ein interessanter Einblick in die Aufgaben der Verkehrssimulation. Imke Heyer, Gertje Neu Brennstoffzelle / Solarzelle Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden (Anode und Kathode). Sie dient der Speicherung von Energie. Im Versuch haben wir Energie mit Hilfe einer Solarzelle erzeugt und diese mit der Brennstoffzelle gespeichert. Dabei läuft folgende Reaktion ab: 2H 2 + O 2 =2H 2 O Bei der Reaktion der beiden Produkte erhält man Wasser. Dabei wird 2H + doppelt genommen, damit die Reaktionsgleichung aufgeht. Durch diese Reaktionen wird Energie in Form von Wasser gespeichert, was auch unser Ausgangsprodukt war. Hauke Dierks Wie so häufig war der Infrarot- Versuch das Highlight. Verkehrssimulation am Computer gestaltet sich eher trocken, aber alle SchülerInnen waren überall sehr SchülerInnen: Franziska Arendt, Malte Asendorf, Jan Hendrik Becker, Andreas Bytyn, Hauke Dierks, Alexander Gaytandjiev, Janine Gündel, Anne Hein, Imke Heyer, Christine Knaus, Josephine Kruggel, Gertje Neu, Nils Nörmann, Annika Reuß, Bianca Thonagel, Friedrich Wossidlo Lehrkräfte: Dr. Christian Fauser, Wolfgang Jahn, Jürgen Roeske, Hans Willkomm 9
KURS 02 QUANTENEFFEKTE BEI TIEFEN TEMPERATUREN FREIE UNIVERSITÄT BERLIN, FACHBEREICH PHYSIK Nach anfänglichen Schwierigkeiten einiger Gruppenteilnehmerinnen, den Raum an der Freien Universität Berlin zu finden, begannen wir, nachdem die letzten Teilnehmerinnen eingetroffen waren, den Tag mit einer gemütlichen Vorstellungsrunde bei einer Tasse Tee. Unsere Gruppe war eine reine Mädchengruppe mit nur 9 Teilnehmerinnen, was dem gesamten Projekt gut tat. So konnten wir die Experimente besonders gut beobachten und den Ausführungen von Frau Dr. Sandow folgen. Nach einer kurzen Vorstellung begann eine Einführung in die Materie der Supraleitung und Suprafluidität, bei der auch diejenigen, die das Thema noch nicht in der Schule hatten, die Möglichkeit bekamen, sich mit der Theorie ein wenig vertraut zu machen. Die Versuche, mit denen wir uns später beschäftigen sollten, wurden schon in der Theorie vorab schon einmal erläutert und kurz beschrieben. Dennoch wussten wir noch nicht genau, was uns erwartete. Da die Experimente unter sehr tiefen Temperaturen stattfinden, müssen die Geräte mit flüssigem Stickstoff und mit Hilfe spezieller Verfahren gekühlt werden. Diese Prozesse zu beobachten war sehr spannend und hat uns einen guten Einblick in die Forschungsarbeit an einer Universität gegeben. Darüber hinaus hatten wir auch die Möglichkeit, uns mit flüssigem Stickstoff und einigen einfachen Experimenten hierzu zu beschäftigen. Die praktische Arbeit war sehr interessant und hat großen Spaß gemacht. Die meisten Teilnehmerinnen der Gruppe hatten zu Experimenten dieser Art vorher noch nie Gelegenheit gehabt. geben. Während die Apparatur heruntergekühlt wurde, waren wir in der Mensa essen. Danach haben wir den Versuch zu Ende vorbereitet und ihn noch einmal detailliert besprochen. Was folgte war für uns alle faszinierend: Wir hatten die Möglichkeit, supraflüssiges Helium bei einer Temperatur unter 2,1 Kelvin zu beobachten. Die Flüssigkeit befand sich in einem kleinen Reagenzglas in der Apparatur und hatte die Eigenschaft, im Reagenzglas an den Wänden hochzufließen und dann außen wieder herunterzutropfen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir alle den Tag sehr genossen haben. Wir konnten Experimente beobachten und ausprobieren, die erstaunliche Phänomene zeigten. Auch der Einblick in die Forschungswelt hat uns sehr gefallen. Das Programm war sehr ausgewogen und interessant und wir konnten viel selbstständig arbeiten. Teilweise hätten uns noch einige tiefergehende theoretische Aspekte interessiert. Wir haben aus der Veranstaltung viel mit hinausgenommen und würden etwas Derartiges weiterempfehlen. Auch möchten wir uns bei Frau Dr. Barbara Sandow für ihr Engagement und den tollen Tag bedanken. Besonders gefallen hat uns auch, dass wir am Versuch unmittelbar beteiligt waren, so konnten wir zum Beispiel selbstständig Stickstoff in die Apparatur zur Beobachtung supraflüssigen Heliums Schülerinnen: Julia Bliss, Annemiek Chall, Catrin Ciemer, Sophia Ketterl, Sarah Klein, Antonia Lakowitz, Anja Müßig, Patricia Tschorn, Lena Waschkawitz Lehrkräfte: Maik Bierwolf, Dr. Frank Hill, Karsten Schilke 10
ERLEBNISWELT PHYSIK DAS EXPERIMENTIERLABOR PHYSLAB FREIE UNIVERSITÄT BERLIN, FACHBEREICH PHYSIK KURS 03 Das Projekt wurde von der FU Berlin FB Physik angeboten und bot 12 Schülern sowie vier Lehrkräften die Möglichkeit, einen Einblick in die Arbeitsweise der Physik zu gewinnen. Dazu wurden vier Gruppen gebildet, die sich mit den folgenden Projekten auseinander setzten: Stirling-Motor Mit einer angenehm kleinen Gruppe von drei Personen untersuchten wir die Funktionsweise des von James Stirling erfundenen Motors, der ein Gas als Arbeitsmedium in einem geschlossenem Raum erwärmt, Volumenänderungsarbeit auf einen Arbeitskolben überträgt und so in mechanische Arbeit umwandelt. Mit Hilfe vorgegebener Versuche, denen genaue Anweisungen zugrunde lagen, konnten wir den physikalischen Erklärungen und Phänomenen gut folgen. Brennstoffzelle Wir konnten durch Messungen der geflossenen Ladung und der Stoffmenge des verbrauchten Wassers die Avogadro-Konstante bestimmen. Anschließend erstellten wir anhand von Messungen ein I(U)-Diagramm, auf dem die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung abgebildet wurde. Diese wird als Kennlinie des Elektrolyseurs bezeichnet. Anschließend berechneten wir noch den Faraday-Wirkungsgrad des Elektrolyseurs. Ultraschall Wir haben die Wirkung des Ultraschalls auf verschiedene Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen untersucht. Beispielsweise schweißten wir zwei Plexiglasplatten mit Hilfe des Ultraschalls aneinander. Anschließend errechneten wir die Länge der Ultraschallwellen, nachdem wir sie über einen Versuch optisch vergrößert hatten. Vor allem die als schwer gekennzeichneten Versuche waren interessant und machten uns besonders viel Spaß. Holografie Wie ist ein Hologramm aufgebaut? Nach einem kurzen theoretischen Teil über die Rolle der Interferenz bei der Holografie kamen wir zur Praxis: Zuerst standen ein paar Trockenübungen mit belichteter, also unbrauchbarer Holografiefolie bei Dunkelheit an, um dann mit dem eigentlichen Es war eine Freude zu sehen, mit Hologramm-Trägermaterial keine welchem Eifer die SchülerInnen Fehler zu machen. Drei der fünf naturwissenschaftlich gearbeitet erstellten Hologramme waren haben. Ich hoffe, dass ihr Interesse nahezu einwandfrei guter an den MINT-Fächern auf Jahre Durchschnitt. hinaus erhalten bleibt und einige von ihnen ein entsprechendes Die Gruppen wurden von gut ausgebildeten und sehr freundlichen lohnende Investition in die Zukunft. Studium aufnehmen. Es wäre eine Assistenten betreut, die uns Jörg Fandrich (FB Physik der FU Berlin, durch Hinweise und Demonstrationen halfen, die stellenweise Experimentierlabor PhysLab ) komplizierten Vorgänge zu begreifen. Nach der Arbeit in den Gruppen ermöglichten uns Kurzvorträge einen Einblick in die anderen Themengebiete. Zum Ende der Veranstaltung besuchten wir die Räume, in denen physikalische Einführungsexperimente mit vielen Möglichkeiten des Entdeckens und Forschens aufgebaut waren. SchülerInnen: Markus Eisenbarth, Mikko Engessler, Benjamin Groth, David Kemper, Johannes Klotz, Tobias Kocinski, Christoph Lorey, Christian Otto, Bernhard Scheible, Marc Semrau, Christoph Trabert, Sebastian Vaupel Lehrkräfte: Michael Bacher, Fadua Claasmann, Marita Spiecker, Reinhard Weiß 11
KURS 04 PRAKTIKUM SUPRALEITUNG FREIE UNIVERSITÄT BERLIN, FACHBEREICH PHYSIK Thema unseres Experiments an der FU Berlin war der Phasenübergang von Normal- zur Supraleitung. Zu Beginn wurden wir von Dr. Denner, Physik-Professor an der FU Berlin, in das Thema eingewiesen. Theoretische Vorüberlegungen In einer kurzen Einleitung erfuhren wir unter anderem Folgendes über die Eigenschaften eines Supraleiters: > Supraleiter entwickeln bei sehr tiefen Temperaturen nahe 0 Kelvin die Fähigkeit, Strom ohne Widerstand zu leiten. Ursache ist das paarweise Auftreten von Elektronen, das nur bei diesen Temperaturen erreicht werden kann. Auf diese Weise entsteht kein Stromverlust. > Ein Material kann allerdings die Supraleitfähigkeit verlieren, wenn es einem zu starken Magnetfeld ausgesetzt ist. Supraleiter entwickeln zu einem Magnetfeld immer ein Gegenmagnetfeld in gleicher Stärke. Wenn das Stör-Magnetfeld allerdings einen materialspezifischen Wert überschreitet, bricht das Magnetfeld des Supraleiters zusammen und er verliert seine Supraleiteigenschaften. Das Experiment Die theoretischen Überlegungen unserer Vorarbeit wollten wir nun in einem Experiment bestätigen: Ziel des Experiments sollte es sein, am Beispiel des Leiters Zinn den Phasenübergang von Normal- zu Supraleitung zu beschreiben. Dazu füllten wir flüssiges Helium in einen doppelwandigen und verspiegelten Glaszylinder. Um das Helium am sofortigen Verdampfen zu hindern, kühlten wir den Zylinder zusätzlich mit einigen Litern flüssigen Stickstoffs. Die für das Experiment wichtigen Stoffe beschafften wir aus dem Flüssiggas-Depot in der FU. Dort erfuhren wir viel über die komplizierte und relativ langwierige Herstellung flüssigen Heliums. In das Helium gaben wir nun zwei Proben, deren supraleitende Eigenschaften wir untersuchen wollten. Das erste Material war Indium, das zweite Zinn. Die Temperatur des flüssigen Heliums, die bei ca. 6 Kelvin lag, musste zum Herstellen der supraleitenden Eigenschaften noch um einige Grad gesenkt werden. Dazu verwendeten wir zwei hintereinander geschaltete Vakuumpumpen, welche die Luft aus dem Heliumzylinder sogen. Anschließend wurden die Proben an einen Widerstandsmesser angeschlossen, um den Widerstand der Proben in Ohm zu messen. Mit Hilfe des Druckreglers der Pumpen konnten wir nun die Temperatur des Heliums kontinuierlich senken. Um den Phasenübergang deutlich zu machen, fertigten wir ein Temperatur-Widerstands-Diagramm an. Hier wurde z. B. deutlich wurde, dass bei einer Temperatur von ca. 3,7 Kelvin der Widerstand von Zinn rapide sinkt. So war also festzuhalten, dass der Phasenübergang von normal- zu supraleitend bei ca. 3,7 Kelvin erfolgte. Zinn und seine Leitfähigkeit bei tiefen Temperaturen: 3,735 K 13 mv 3,73 K 20 mv 3,725 K 35 mv 3,72 K 59 mv 3,715 K 63 mv 3,71 K 220 mv 3,705 K 398 mv 3,7 K 517 mv Wir fanden es sehr interessant, an einem solchen Experiment teilnehmen zu können. Wir haben die Gelegenheit genutzt, um uns einen Einblick in das Leben und Lernen an der FU und besonders im Bereich Physik zu verschaffen. Für uns war der gesamte Besuch dort außerordentlich aufschlussreich und motivierend. Er hat uns in unserem Interesse und in unserem Engagement für die Naturwissenschaften bestärkt. Schüler: Martin Christopher Feldmann, Dobromir Jerzy Karkoszka, Dominik Schrezenmaier Lehrkraft: Ulf Bellmann 12
ELEKTROCHEMIE FREIE UNIVERSITÄT BERLIN, NATLAB KURS 05 Der Kurs Elektrochemie wurde vom NatLab der Freien Universität Berlin durchgeführt. Um möglichst effektiv arbeiten zu können, wurde der Kurs in drei verschiedene Teams aufgeteilt. Die Brennstoffzelle Eine Brennstoffzelle ist eine Apparatur, welche chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Reaktion ist eigentlich die klassische Knallgasprobe, die Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Diese verläuft jedoch umständlicher, indem die Elektronen, welche von einem Atom zum anderen übergehen, über eine elektrische Leitung geführt werden und so direkt elektrische Energie entsteht. Dies geschieht durch einen angebrachten Elektrolyt zwischen den beiden Reaktionspartnern, der nur die H + -Protonen, nicht aber die Elektronen durchlässt. Diese sind gezwungen, den Weg über den Draht zu nehmen. Bei dieser Brennstoffzelle wurden elektrische Messungen bei verschiedenen elektrischen Belastungen durchgeführt. Aus den Messungen wurden Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit gezogen. Zusätzlich wurde der Verbrauch einer Brennstoffzelle gemessen und mit der Leistung und der potenziellen chemischen Energie verglichen. Dabei wurde festgestellt, dass die Brennstoffzelle einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad hat. bis man einen Äquivalenzpunkt ermitteln kann. Mit dessen Hilfe errechnet man nun den Chloridgehalt. Galvanische Verzinkung als Korrosionsschutz Drittes Thema war die Galvanische Verzinkung als Korrosionsschutz. Hier wurden die Ergebnisse aus den Reaktionen mit saurer und basischer Lösung betrachtet und verglichen. Galvanisierung ist ein elektrochemischer Vorgang, bei dem ein unedles Metall mit einem edlen überzogen wird. Dafür wurden spezielle trapezförmige Behältnisse verwendet, die den optimalen Abstand von Kathode und Anode erkennen lassen. An den zueinander nicht parallelen Seiten wird eine Zinkelektrode gegenüber einer reinen Eisenplatte eingesetzt. Bei der Anlegung von Spannung werden die Zinkteilchen von der Elektrode gelöst und lagern sich, nachdem sie durch die saure bzw. basische Lösung gewandert sind, an der Eisenplatte an. Ferner wurde auch das Ergebnis bei der Verzinkung mit speziellen Zusätzen getestet, welches die Galvanisierung im jedem Fall verbesserte. Bei der basischen Lösung ist der Zinküberzug matt, jedoch die Belastung widerstandsfähiger. Die saure Lösung lässt den Überzug dagegen glänzend werden, der allerdings schneller bricht. Für die Industrie sind beide Verfahren wichtig. Bestimmung des Chloridgehalts Die zweite Gruppe beschäftigte sich mit der potenziometrischen Bestimmung des Chloridgehaltes. Hierfür wurde Mineralwasser untersucht. Folgende Grundlagen mussten hierzu getroffen werden: Über einer Silberelektrode und einer Kalomelelektrode fällt eine Spannung ab. Unter Zugabe von Silbernitrat fällt das schwerlösliche Silberchlorid heraus und die Spannung über den Elektroden ändert sich. Man titriert nun so lange, SchülerInnen: Katharina Anders, Fikret Demirhan, André Erfert, Jakob Foss, Friederiecke Gorris, Hermann Hubert, Kristian Jäkel, Hong Anh Le, Sören Lembke, Martin Löber, Philipp Mildenberg, Christian Thomas, Sarah Wallroft, Daniel Will Lehrkräfte: Elke Gutsch, Ulli Neumann, Matthias Rose, Jens Stricker 13
KURS 06 VERHALTENS- UND NEUROBIOLOGIE FREIE UNIVERSITÄT BERLIN, NATLAB Verhaltens- und Neurobiologie Der Kurs Verhaltens- und Neurobiologie wurde in zwei Gruppen aufgeteilt. Teilbereich Duftkonditionierung von Bienen Bei der Durchführung des Projekts Duftkonditionierung von Bienen versuchten wir, den Rüsselreflex der Biene nicht durch den angeborenen Reiz, Zuckerwasser, sondern durch einen bedingten, nicht angeborenen Reiz (Kunststoff) auszulösen. Im ersten Schritt überprüften wir, ob die Bienen auf Zuckerwasser reagierten. Bienen, die nicht reagierten, ersetzten wir. Eine Biene setzten wir auf das Knetgummi, warteten 20 Sekunden und gaben ihr vier Sekunden den Duft des Zuckerwassers. Ab der zweiten Sekunde setzten wir den Kunststoffduft der Spritze für weitere vier Sekunden hinzu. Diese Bienen nannten wir +CS Bienen. Bei der nächsten Biene vertauschten wir die Reihenfolge. Wir gaben ihr zuerst den Duft des Kunststoffes und danach den des Zuckerwassers (CS+ Bienen). Der dritten Biene verabreichten wir ausschließlich den Geruch des Kunststoffes (US Bienen). Jede Gruppe besaß am Ende vier Bienen aller drei Fälle. Erst wurden Trainingsreihen à 12 Minuten durchgeführt, bevor die drei Testreihen begannen. Bei den Tests verabreichten wir allen Bienen nur den Duft des Kunststoffes. In der Auswertung des repräsentativen Ergebnisses zeigte sich, dass ausschließlich die CS+ Bienen auf den Kunststoffduft reagierten. Um einen angeborenen Reiz durch einen bedingten Reiz ersetzen zu können, muss zunächst der bedingte Reiz, danach der angeborene Reiz und letztlich eine Belohnung verabreicht werden. Nach einer Trainingszeit wird der angeborene Reiz weglassen. Teilbereich Schabenbein Als Erstes entfernten wir den Schaben die Beine und stachen diese mit zwei Nadeln auf einen Schaumstoffblock auf. Die Nadeln platzierten wir am Schenkel des Schabenbeins und am Fühler am Ende des Schabenbeins. An den Nadelspitzen befestigten wir jeweils ein Kabel mit Hilfe einer Krokodilklammer. Die Kabel schlossen wir an einen Verstärker an. Mit Hilfe eines Oszilloskops, auf dem bereitgestellten Computer, konnten wir die Spannungsänderungen bei Druck auf die verschiedenen Dornen auf der Oberfläche des Schabenbeins auswerten. Die Höhe des angezeigten Ausschlages zeigte die Höhe des Empfindungsvermögens an. Die Frequenz der Wellen diente als weiterer Faktor bei der Bestimmung der Intensität. Es zeigten sich unterschiedlich große Ausschläge bei verschiedenen Dornen. Interessant für uns war, welcher von ihnen den größten Ausschlag hervorrufen und somit am empfindlichsten reagieren würde. Dementsprechend testeten wir alle Dornen, bis wir einen gefunden hatten, der sie alle übertraf. An diesem führten wir unsere restlichen Versuche aus. Einer davon war eine Testreihe zur Bestimmung der Spannungsintensität bei einem lang anhaltenden Reiz. Wir beobachteten, dass die Intensität im Laufe der Zeit immer weiter abnahm. Dieses Verhalten bezeichnet man als Adaption. Der zweite Versuch war die Bestimmung der Intensität bei kurzen, aufeinander folgenden Reizen. Auch hier nahm die Intensität deutlich ab, was auf eine Art Gewöhnung (Habitation) zurückzuführen war. SchülerInnen: Frauke Bettingen, Martina Bommas, Ellen Eichhorn, Tamara Frommel, Carola Gerhardt, Johannes Heidemann, Katrin Kienast, Susanne Lindner, Miriam Ludzinski, Tina Rothe, Kristina Thamm, Michael Witton Lehrkräfte: Svenja Kläsen, Matthias Puhlmann, Dr. Regine Schütt 14
SUPRALEITUNG UND MAGNETISMUS HAHN-MEITNER-INSTITUT, BERLIN KURS 07 Am Pförtnerhäuschen wurden wir von Dr. Martina von Lucke-Petsch abgeholt. Sie führte uns ins Schülerlabor, wo Dr. Michael Tovar den Kurs mit einem Einführungsvortrag zum Hahn-Meitner- Institut (HMI) begann. Das HMI ist ein naturwissenschaftliches Forschungszentrum. Im Mittelpunkt steht die Erforschung neuer Materialien und komplexer Materialsysteme. Themenschwerpunkt ist die Solarenergieforschung. Zur Ausstattung des HMI gehören ein Forschungsreaktor, eine Beschleunigeranlage und Experimentierplätze zur Synchrotronstrahlung. Das HMI hat rund 800 Mitarbeiter. In Zweier- Gruppen begann das erste Experiment als Wettbewerb: Die dichteste Kugelpackung. Bei dieser Verdeutlichung des Aufbaus eines Eiskristalls mussten 80 Tischtennisbälle möglichst dicht in einem Plexiglasgefäß untergebracht werden. Die Gewinner wurden mit kleinen, aber besonders starken Magneten belohnt. Die Experimente Nach dieser kurzweiligen Auflockerung begannen wir mit den eigentlichen Experimenten. Eine Hälfte der Schüler forschte unter dem Thema Supraleitung, die andere suchte beim Magnetismus nach neuen Erkenntnissen. Ermittlung der Sprungtemperatur von Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid Die Gruppe, die die Supraleitung untersuchte, sollte zunächst die Sprungtemperatur von Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid ermitteln. Hierzu wurde ein Messbaustein in ein Schaumstoffgefäß gelegt und mit flüssigem Stickstoff übergossen. Mit Hilfe zweier Spannungsmessgeräte wurde nun alle 30 Sekunden die Temperatur und der Widerstand erfasst. Die Temperatur sank anfangs schnell. Der Widerstand blieb aber nahezu konstant. Ab einer bestimmten Temperatur begann der Widerstand in unserem Schülerlabor haben wir Auf den Besuch der MINT-Gruppe stark zu sinken, nach ca. 7 Minuten ließ sich eine konstante Tem- waren sehr gespannt, ob unser uns besonders gefreut. Und wir peratur von ca. 193 C messen, noch junges Labor auch den der Widerstand ging gegen null. Ansprüchen einer hochmotivierten Mit Hilfe einer grafischen Auswertung konnten wir eine Sprung- standhalten können. Tatsächlich Gruppe junger Menschen würde temperatur von etwa 180 C entwickelte sich ein ausgesprochen bestimmen. angenehmer und spannender Projekttag auf hohem Niveau, von Der Meißner-Ochsenfeld- dem beide Seiten gleichermaßen Effekt profitiert haben. Wir freuen uns Nach einer kurzen Pause ging es schon auf den nächsten Besuch! sogleich zum nächsten Experiment, dem Meißner-Ochsen- Dr. Michael Tovar feld-effekt. Hierbei wurde ein Supraleiter-Pellet auf eine kleine Erhöhung in einem Schaumstoffgefäß gelegt und mit flüssigem Stickstoff übergossen, sodass seine Sprungtemperatur unterschritten war. Hielt man nun einen kleinen Magnetwürfel über den Supraleiter und ließ ihn los, so schwebte er. Man konnte den Magneten auch durch leichtes Anstoßen in Rotation versetzen. Das Supraleiter-Pellet verdrängt bei solch niedrigen Temperaturen jegliches Magnetfeld aus sich und nimmt diamagnetische Eigenschaften an. Durch das Magnetfeld des kleinen Dauermagneten wird eine Spannung in den Supraleiter induziert, was aufgrund des sehr geringen Widerstands (R >0) zu großen Strömen im Supraleiter führt. Diese Ströme verursachen eine Lorentz-Kraft, die aufgrund der Lenz schen Regel zur Abstoßung des Magneten führt. Den Abschluss des lehrreichen Kurstages am Hahn-Meitner-Institut bildeten nach der Mittagspause eine Führung durch das Institutsgelände und eine anschließende Präsentation der durch die Experimente gewonnenen Erkenntnisse. SchülerInnen: Markus Bach, Sebastian Dausses, Robin Heerich, Martin Junghans, Björn Kapelle, Melanie Krause, Joachim Kübel, Alexander Milde, Martin Moll, Pascal Notz, Thorbjörn Rohr, Kristina Schaffner, Michael Schütt, Nicolas Stein, Martin Thomas, Julia Torner, Markus Viel, Christian Weiland, Johannes Wolf, Peter Zeidler Lehrkräfte: Lars Bley, Dr. Gisela Ingeborg Hennekemper, Olaf Wienberg 15
KURS 08 MODELLIERUNG MIT PETRI-NETZEN HASSO-PLATTNER-INSTITUT FÜR SOFTWARESYSTEMTECHNIK GMBH AN DER UNIVERSITÄT POTSDAM Das Hasso-Plattner-Institut wurde 1998 von seinem Namensgeber, einem der 100 reichsten Männer der Welt und Gründer des Software Unternehmens SAP, gestiftet. Sie ist eine der größten Privatstiftungen im deutschen Bildungsbereich. Das HPI bietet durch die Lage am Griebnitzsee, zwischen Berlin und Potsdam, und dem modernen Campus exzellente Studienbedingungen. Derzeit studieren ungefähr 350 Wir waren sehr positiv von der Studenten in 6 Jahrgängen im Fähigkeit der Schüler(innen) Bereich IT Systems Engineering. überascht, einen hohen Grad Dieser Studiengang gliedert sich an Abstraktion aufzubringen. am HPI zur Zeit in 7 Lehrstühle, Alle Workshop-Teilnehmer(innen) die in den kommenden Jahren konnten sich spätestens im Praxisteil für die Modellierung begeistern. den sollen. auf mindestens 10 erweitert wer- Mit der Erkenntnis: Es ist nichts schwerer, als Komplexität richtig zu Der in Deutschland in seiner Art erfassen und einfach zu vermitteln. und Weise einzigartige Studiengang Systems Engineering ermöglicht das Erreichen des Bachelor- Michael Herms und Ralf Merettig Hasso-Plattner-Institut Potsdam und Master Degrees nach 6 + 4 Semestern. Dabei wird unter anderem darauf gesetzt, dass die Studenten jederzeit die Arbeitsmittel frei nutzen können, um so auch persönliche Projekte zu betreuen. Das Thema: Petri-Netze In unserem Kurs ging es um die Modellierung von Softwareproblemen mit Hilfe von Petri-Netzen. Petri-Netze sind einfache Modelle, mit Hilfe derer man mathematisch beweisen kann, dass das Modell fehlerfrei funktioniert. Die größten Probleme der aktuellen Software sind Fehler, die sich in der Entwicklung einschleichen. So basieren zum Beispiel die meisten BlueScreens unter Windows auf Programmierfehlern, die durch richtige Modellierung hätten vermieden werden können. Ein Petri-Netz besteht im Grunde aus vier Teilen, die nach bestimmten Regeln kombiniert werden können: > Stelle, definiert einen Programmzustand > Transition, definiert eine Programmaktion > Kante, definiert eine Verbindung > Marke, füllt eine Stelle aus und definiert damit den aktuellen Zustand Eine Transition verbindet entweder eine Stelle oder eine Transition, aber niemals zwei gleichartige Objekte. Eine Transition kann nur dann schalten und ihre Ausgabestellen mit Marken belegen, wenn alle Eingabestellen belegt und alle Ausgabestellen frei sind. Mit Hilfe dieser Modellierungsart kann verhindert werden, dass auf eine Resource von zwei Programmteilen zugegriffen wird. Beispielaufgabe Folgende Situation soll per Petri-Netz simuliert werden: Man betritt einen Frisörsalon und hat hier die Möglichkeit, sich die Haare nacheinander waschen, schneiden und fönen zu lassen. Jede der Möglichkeiten ist optional. Parallel dazu kann man nach Belieben mit den Frisören reden. Lösung Durch die erste Transition werden zwei Marken erzeugt, die den Prozess des Redens und des Waschen/Schneiden/Fönens parallel ablaufen lassen. Als Konflikt zum Reden existiert eine flache Transition (d. h. eine Aktionslose), damit das Reden optional ist. Dasselbe gilt bei Waschen, Schneiden und Fönen: Zu jeder entsprechenden Transition existiert eine flache Transition. Hier ist jedoch Waschen eine Voraussetzung für Fönen. Erst wenn beide parallele Prozesse vollständig durchlaufen sind und zwei Marken in Position 5 und 9 liegen, kann der Frisörsalon verlassen werden. SchülerInnen: Jan Christoph Athenstädt, Philipp Bartels, Lukas Barth, Arne Baumann, Martin Dorn, Maike Glasmacher, Johannes Greiner, Lukas Hensel, Jens Höppner, Jörg Kirschner, Nils Dagsson Moskopp, Mathieu Münch, Martin Rünz, Stefan Salbert, Jannik Silvanus, Katharina Thies, Cora Watermann, Vanessa Wiebel, Andreas Wolf, Bastian Wollenschläger Lehrkräfte: Stephan Jahn, Katrin Thiemer 16
EXPERIMENTE ZU FARBEN DER SEIFENBLASEN UND ZUR POLARISATION HUMBOLDT-UNIVERSITÄT ZU BERLIN, FACHBEREICH PHYSIK / UNILAB KURS 09 Vor dem so genannten UniLab traf sich unsere Gruppe und wurde von Johannes Grebe-Ellis begrüßt, der zur Einleitung drei Beobachtungen mit uns durchführte. Wir bekamen jeder eine Polarisationsfolie, durch die wir bei der ersten Beobachtung den Himmel betrachten und dabei die Folie immer wieder um 90 drehen sollten. Dabei erkannten die meisten ein kleines gelbes und blaues Muster, dass sich immer in der Gesichtsfeldmitte zeigte und sich mit der Folie drehte. Später erklärte uns Herr Grebe-Ellis, dies sei das Haidinger-Büschel, benannt nach seinem Entdecker Karl Wilhelm Haidinger. Beim zweiten Versuch sollten wir durch die Polarisationsfolie unser Gegenüber betrachten und auch dabei die Folie drehen. Wir stellten fest, dass man nicht immer durch beide Folien hindurchsehen kann. Wie wir dann im späteren Gespräch erfuhren, ist das Hindurchsehen durch zwei Polarisationsfolien nämlich nur möglich, wenn die Haidinger-Büschel parallel zueinander sind. Stehen sie orthogonal zueinander, entsteht ein Dunkelbild. In der dritten Beobachtung sollten wir durch die Folie hindurch auf verschiedene sich spiegelnde Flächen, wie etwa Fenster oder die nassen Gehwege, schauen und auch hierbei die Folien drehen. Es war festzustellen, dass auch die gespiegelten Flächen mit dem Drehen der Folie dunkler oder heller wurden. Es wurde ersichtlich, dass man auch in gespiegelten Flächen Haidinger- Büschel sehen kann. Letztlich, so erklärte uns Herr Grebe-Ellis später, kann man an jeder hellen Fläche ein Haidinger- Büschel sehen, wenn man darin geübt ist. Wir besprachen später verschiedene Dinge, die u. a. mit dem Haidinger-Büschel zusammenhingen. So wurde uns beispielsweise erklärt, wie ein Haidinger-Büschel überhaupt für das menschliche Auge entsteht und dass es zur Heilung schielender Patienten dienen kann. Auch sahen wir auf faszinierende Weise, dass durch eine Polarisationsfolie Arbeit sichtbar gemacht werden kann. Hierfür zogen wir eine normale Plastikfolie auseinander und legten dann die Polarisationsfolie darüber, die uns die Plastikfolie nun farbig zeigte. Es zeigte sich, dass das Haidinger-Büschel im Bereich der Optik durchaus von Bedeutung ist. Nachdem wir uns den Vortrag über das Haidinger- Büschel gemeinsam angehört hatten, fuhren wir nun mit Experimenten in Kleingruppen fort. So handelte ein Versuch zum Beispiel von der unterschiedlichen Brechung des Lichts auf beiden Seiten der Seifenblasenmembran. Andere Kursteilnehmer widmeten sich der Aufgabe, auf der Seifenblasenhaut nur eine bestimmte Farbe widerzuspiegeln. Eine weitere Gruppe beschäftigte sich mit dem eigentlichen Widerspiegeln und der Berechnung eines exakten Abstands. Abgerundet wurden die Experimente mit einer Präsentation der Ergebnisse und weiteren interessanten Details über die Seifenblasenhaut. Abschließend lässt sich zusammenfassen, dass es ein sehr abwechslungsreicher Tag gewesen ist. Der Tag war sowohl mit neuen Erkenntnissen, die den ein oder anderen haben staunen lassen, als auch mit weniger anregenden Erlebnissen gefüllt. In jedem Fall kam es aber zum Austausch zwischen den TeilnehmerInnen, was bekanntlich auch im Sinne von MNT300 war. SchülerInnen: Helena Batoulis, Anna-Kathrin Bernhammer, Marlene Beyer, Jeannine Böhmichen, Zeno Diemer, Christine Ehrentraut, Hanneke Juhl, Leonie Kastner, Katharina Kolanoski, Svenja Liersch, Wenjamin Moschkowitz, Tomke Müttel, Thao Nguyen Phung, Jan Olaf Peters, Linda Peters, Carolin Pügge, Nicole Soiné, Rebecca Schulte, Svenja Trepte, Mareike Weiß Lehrkräfte: Gisela Bade, Sabine Baumgarten, Steffen Rähmer, Ellen Schramm, Wolfgang Steffen 17
KURS 10 NEXT GENERATION NETWORK ZUKUNFT DER NETZE FACHHOCHSCHULE DER DEUTSCHEN TELEKOM LEIPZIG Die Veranstaltung Next Generation Network fand in der Hauptstadtrepräsentanz der Telekom in Berlin statt. Das Gebäude gab der Veranstaltung einen sehr gelungenen Rahmen, da er sehr gute und große Räumlichkeiten bot. Leiter war Prof. Jürgen Hempel, der einen Lehrstuhl an der Fachhochschule der Deutschen Telekom Leipzig hat. Als Erstes informierte uns Prof. Hempel über die Fachhochschule Leipzig, an der er unterrichtet. Dabei war besonders wichtig, dass die FH Leipzig eine private Fachhochschule ist, die von der Telekom finanziert wird. Außerdem ist es eine sehr kleine Hochschule, an der nur etwa 700 Studenten immatrikuliert sind. Angeboten werden u. a. die Studiengänge Nachrichtentechnik und Telekommunikationsinformatik. Im Anschluss daran führte uns Prof. Hempel in das Thema der Veranstaltung Next Generation Network Zukunft der Netze ein. Hauptthema der Einführung waren die Anforderungen an die Netze. Diese wurden durch viele Grafiken sehr anschaulich dargestellt. Prof. Hempel versuchte stets, das sehr schwierige Thema anschaulich darzustellen. Gegen 12 Uhr erfolgte dann das Mittagessen, das allen sehr geschmeckt hat. Die zweite Tageshälfte war durch praktisches Arbeiten gekennzeichnet. Es wurde eine Verbindung zwischen zwei Rechnern aufgebaut. Mit Hilfe eines Computerprogramms konnte dann Schritt für Schritt nachvollzogen werden, was dort genau passiert. Dank der sehr intensiven Einführung am Vormittag war es dabei möglich, die wesentlichen Abläufe nachzuvollziehen. Besonders beeindruckend war dabei die Menge der Informationen, die von einem Rechner zum anderen geschickt werden. Neben dieser Praxis war es möglich, viele Fragen an Prof. Hempel zu stellen. Dabei kamen auch kleine Diskussionen über Themen der allgemeinen Kommunikation auf. Prof. Hempel ging auf alle Fragen ein und berichtete viel von seinen Erfahrungen. Zusammenfassend lassen sich folgende Worte finden: Jeder Teilnehmer hat in diesem Seminar einen tiefen Einblick in die aktuellen Netze bekommen und viele Hintergründe kennen gelernt. Im zweiten Abschnitt des Vormittages ging es dann um die verfügbaren Technologien und die möglichen Entwicklungskonzepte. Besonders ging Herr Prof. Hempel dabei auf die Technik Voice over IP (VoIP) ein. Dabei handelt es sich um eine Technologie, bei der Telefongespräche nicht mehr über die Telefonleitung, sondern über das Internet geleitet werden. Der große Unterschied ist, dass die Übertragung dabei in Paketen erfolgt und somit nicht mehr eine ganze Leitung für ein Gespräch blockiert ist. SchülerInnen: Michael Albrecht, Ricarda Becker, Andreas Brack, Bettina Dietrich, Tillmann Gauer, Ronja Grünke, Savio Machado, Jasmin Pullankavumkal, Jonas Ristau, Lisa Schwenke, Sebastian Sirch, Daniel Strobel, Sven Telge, Vanessa Walz, Helge Warmeling Lehrkräfte: Yvonne Eichler, Frauke Leske 18
MOBILFUNK UND GESUNDHEIT; HANDYFUNKTIONSTEST UND MOBILE GESUNDHEIT KURS 11 T-MOBILE DEUTSCHLAND GMBH Das Programm fing leicht verspätet an, weil ein paar unserer Mitschüler zu spät kamen. In der Zwischenzeit durften wir es uns in der Cafeteria der Telekom gemütlich machen. Mit einer halben Stunde Verspätung ging es dann los. Zunächst wurde uns die Telekom AG mit ihrer Stellung am deutschen Markt vorgestellt. Danach ging es dann mit unserem eigentlichen Thema los. Als Erstes wurden uns die Grenzwerte, die die Netzbetreiber einzuhalten, haben erklärt. Der sehr hohe Grenzwert von 2 Watt pro Kilogramm, so wurde uns erklärt, ist sehr schwer zu erreichen. Vor allem wenn es um Handys geht. Erst bei diesem Wert kann man Auswirkungen der Strahlungen auf den Menschen feststellen. Wir erfuhren, dass die abgegebene Strahlung sich je nach Netzabdeckung ändert. Wenn man sich in der Stadt aufhält, mit sehr gutem Empfang, dann dreht das Handy die Sendeleistung runter und die Gefährdung für den Menschen nimmt ab. Bin ich jedoch draußen auf dem Land mit sehr geringem Empfang, muss das Handy die Sendeleistung hochdrehen, um ein anständiges Telefonat zu ermöglichen. Nach dem theoretischen Teil gingen wir in die Pause und konnten in der bereits erwähnten Cafeteria essen. Nach der Pause durften wir dann selber Strahlungen von unseren eigenen Handys und die Strahlungen in dem Raum, in dem wir uns befanden, messen. Zuerst prüften wir die gesamte Strahlung, die sich im Raum befand, die sich aus den Strahlungen aller elektronischen Geräte zusammensetzt. Hierbei haben wir festgestellt, dass der Mobilfunk nur einen sehr geringen Teil der Strahlung ausmacht. Hauptsächlich werden die gemessenen Strahlungen Rundfunk- und TV- Sendern zugeordnet. Anschließend testeten wir in einem zweiten Versuch die vom Handy erzeugten Strahlen, die während eines Telefonates auftreten. Dazu fixierten wir die Mobiltelefone an einem Messkopf, der die elektromagnetische Strahlung auf einem Laptop, in Form eines Diagramms, sichtbar hat werden lassen. Dabei durften die abgesonderten Strahlen den Wert von 2 Watt pro Kilogramm nicht überschreiten. Schließlich zogen wir eine Metalltonne über die gesamte Apparatur. Daraufhin schnellte die Strahlung sofort in die Höhe. Dieser Verlauf ist dadurch zu erklären, dass das Handy durch die massive Wand eine höhere Leistung erbringen muss, um das Gespräch weiterhin aufrechtzuerhalten. Dabei unterschieden sich die Handytypen in ihrer Qualität: Neuere Handys ermöglichen schon bei geringster Leistung das Telefonieren. Die rege Beteiligung der Schülergruppe und der begleitenden Lehrkräfte war bemerkenswert. Die praktischen Übungen wurden sehr gut angenommen. Ein tiefgreifender Wissenstransfer ist in der kurzen Zeit leider nicht möglich. Trotzdem denke ich, dass die wesentlichen Aspekte des Themas vermittelt werden konnten. Bolko Weilandt (EMVU-Beauftragter/ Niederlassung Leipzig) SchülerInnen: Amin Abu Jhaisha, Lisa Bachmann, Alexandra Blum, Markus Eisenbarth, Gökhan Minic, Fränzi Krase, Mirjam Kubowski, Michael Larionow, Katharina Märker, Andreas Meyer, Josefine Resech, Patrick Seidel, Roland Strecker, Katharina Süss, Sascha Weber Lehrkräfte: Christiane Dein, Karina Feilcke, Sylvia Türk-Rupp 19
KURS 12 FERNSEHTURM AM ALEXANDERPLATZ GESCHICHTE, BAUWERK, FUNKTION DEUTSCHE FUNKTURM GMBH Geschichte des Fernsehturms Seit 35 Jahren bestimmt das Bild des Fernsehturms die Mitte Berlins. Im Jahre 1965 wurde mit dem Bau des Fernsehturms begonnen, um die technische Notwendigkeit einer leistungsstarken Sendeanlage zu bedienen und ein städtebauliches Symbol in Verbindung mit dem Palast der Republik für den Osten Berlins zu schaffen. Nach 53 Monaten Bauzeit erfolgte am 3. Oktober 1969 die Inbetriebnahme. Seitdem besuchen jährlich circa eine Million Menschen den Fernsehturm. Über die zwei Personenaufzüge gelangen die Besucher in 38 Sekunden auf die 203,78 Meter hohe Aussichtsetage in der 4800 Tonnen schweren Kugel. Des Weiteren gibt es in dieser Kugel neben fünf technischen Etagen noch ein Telecafé, das sich auf einer Höhe von 207,53 Metern befindet und über eine Treppe von der Aussichtsetage erreicht werden kann. Es führt auch eine Treppe zur Aussichtsplattform, diese zählt 986 Stufen, ist aber für Besucher nicht zugänglich. Wir konnten es kaum glauben, dass das höchste Gebäude Deutschlands mit 368,03 Metern nur eine Fundamenttiefe von 5 Metern besitzt. Technik des Fernsehturms Nach dem geschichtlichen Vortrag zur Entstehung des Fernsehturmes wurden wir zweigeteilt. Eine Gruppe besichtigte das Bauwerk und wurde über die Aufgaben und Wirkungsweise der Funktechnik Rundfunk, Fernsehen und Richtfunk aufgeklärt. Interessant ist, dass der Turm, aufgrund seiner Größe, über eine immense Reichweite verfügt. Ein sehr leckeres Mittagessen wurde uns in der Kugel ermöglicht, wofür wir uns an dieser Stelle sehr herzlich bei den Betreibern des Fernsehturms bedanken möchten. Spektakulär an einem Mittagessen im Telecafé (so heißt das Restaurant) ist, dass sich die Tische auf einer Laufbahn befinden, wodurch man während des Essens die wunderbare Skyline Berlins betrachten darf. Sehr wichtig für den Turm ist die Einhaltung der Brandschutzvorschriften. So darf auf dem Turm weder frittiert noch gebraten werden. Das Essen wird also in einem Nebengebäude zubereitet und dann nach oben in das Telecafé gefahren. Nach dem Mittagessen tauschten die Gruppen. Der oben genannten Gruppe wurden nun der Aufbau und die Wirkungsweise der Infrastruktur des Turmes erläutert. Der Fernsehturm steht niemals still und schwingt selbst an ruhigen Tagen in Höhe des Turmcafés 15 cm. Dies ist jedoch sehr wenig und für den menschlichen Körper kaum zu spüren. Bei einem Sturm wird die ansonsten sehr schnelle Geschwindigkeit der drei Aufzüge (40 s für 200 m) verlangsamt. In dieser Erklärungsphase war zum Beispiel ein Besuch der obersten Etage der Kugel einbegriffen. Auf dieser Höhe zog es sehr kräftig und es war eiskalt. Der Teil des Turmes oberhalb dieser Etage wird nur sehr selten betreten. Arbeitet man zum Beispiel an einer äußeren Anlage, so muss der Fernsehturm zu dieser Zeit abgeschaltet werden. Dies geschieht meistens morgens zwischen 2 und 4 Uhr, da zu dieser Zeit die wenigsten Menschen Fernsehen und Radio nutzen. Unsere Gruppe möchte sich letztendlich noch besonders bei den Leitern der Fernsehgruppe bedanken, die uns sehr gut informiert haben und uns sogar ein Mittagessen in der Kugel ermöglicht haben. SchülerInnen: Corinna Dürr, Berit Gebel, Claus Goebels, Franziska Haack, Michael Hengel, Stefanie Klein, Katharina Krahnen, Anne Meier, Toni Neuwirth, Ria Penn, Anja Schempp, Stefanie Schütz, Kristin Töpel, Franziska Wagner, Stefan Westhues Lehrkräfte: Bärbel Henning, Carsten Schäfer 20