Fachgebiet Physik
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Fachgebiet Physik
Kurzfassung Stand P1 Fachgebiet Physik Thema Der Müsli-Effekt: Untersuchungen zur Entmischung granularer Medien Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Lena Heller (16) 68167 Mannheim Ludwig-Frank-Gymnasium Mannheim Lisa Weigl (15) 68259 Mannheim Ludwig-Frank-Gymnasium Mannheim Betreuung: Frau Sprinz, Herr Rietzler Wir wollten uns dieses Jahr mit einem Phänomen beschäftigen, das wohl jeder schon bemerkt hat: Beim Öffnen einer Müslipackung liegen die größeren Teile immer oben. Dieser Effekt wird in der Wissenschaft als Paranusseffekt oder eben auch als Müslieffekt bezeichnet. Der Paranusseffekt beschreibt die Entmischung granularer Medien. Durch Schütteln wandern die großen Teile nach oben, währen die kleinen unten liegen. Das ist in vielen Bereichen von Bedeutung: z.B. beim Transport von Kiesmischungen oder bei der Herstellung von Tabletten. In unserer Arbeit wollten wir diesem Phänomen auf den Grund gehen und herausfinden, von welchen Faktoren der Paranusseffekt abhängt. Dazu bauten wir zuerst eine Rüttelmaschine, die man in der Frequenz verändern kann. Damit wollten wir das Schütteln unserer Mischungen standardisieren. Danach führten wir verschiedene Versuche mit unterschiedlichen Perlen durch, die sich jeweils in einem Faktor (Dichte, Durchmesser oder Form) unterschieden. So wollten wir herausfinden, welche Faktoren für die Entmischung verantwortlich sind und wann es zum inversen Paranusseffekt kommt, bei dem sich die Sache umkehrt und die großen Teile beim Schütteln ganz unten zu liegen kommen. Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart Kurzfassung Stand P2 Fachgebiet Physik Thema Der Wunderkerzenrotor Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Tim Königl (17) 79594 Inzlingen Hans-Thoma-Gymnasium Lörrach Dennis Zisselsberger (16) 79594 Inzlingen Hans-Thoma-Gymnasium Lörrach Betreuung: Herr Dipl.-Phys Klein Partnerinstitution: phaenovum-Schülerforschungszentrum Dreiländereck, Lörrach Wer kennt es nicht? Das festliche Gefühl an Silvester zwischen den lauten Geräuschen der Feuerwerkskörper, einer Wunderkerze beim Brennen zuzuschauen. Dabei sprühen sie Funken weg. Aber werden diese in alle Richtungen gleichermaßen weggeschossen? Und wie heiß wird eigentlich so eine Wunderkerze? Lässt sich die bei dem Abbrennvorgang freiwerdende Energie eventuell mechanisch nutzen? Diese Fragen haben wir zunächst experimentell mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und Infrarotbildern näher untersucht. Uns ist es dabei gelungen, einen Wunderkerzenrotor zu bauen, dessen Parameter wir mithilfe einer Modellbetrachtung optimieren konnten. Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart Kurzfassung Stand P3 Fachgebiet Physik Thema Hochspannende Kristalle Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Rebekka Neumann (17) 71711 Steinheim Friedrich-Schiller-Gymnasium Marbach am Neckar Niklas Fauth (17) 74354 Ottmarsheim Friedrich-Schiller-Gymnasium Marbach am Neckar Betreuung: Herr Dipl. Ing. Becker, Herr Horlacher Partnerinstitution: Kepler-Seminar für Naturwissenschaften, Stuttgart Das Phänomen des leuchtenden Zuckerwürfels ist altbekannt: Reibt man im dunklen zwei Zuckerstücke aneinander, so scheinen diese an der Reibefläche schwach zu glimmen. Dieser Effekt nennt sich Tribolumineszenz, eine Leuchterscheinung die bei der Zerstörung verschiedener Kristellstrukturen auftritt, so auch bei Saccarose. Durch das Verschieben des Kristallgitters werden Ladungen getrennt, es bilden sich hohe Potentiale die den Stickstoff aus der Luft zum Leuchten anregen. So konnte beispielsweise bereits nachgewiesen werden, dass die Farbe des Leuchtens, welche auf grund der schwachen Intensität von Mensch zu Mensch unterschiedlich wahrgenommen wird, Gasabhängig ist. Zucker in Luft leuchtet blau, in Neonatmosphäre Pink. Was passiert jedoch, wenn sich die Potentialunterschiede nicht durch Ionisierung abbauen können, wie zum Beispiel im Hochvakuum? Hierbei entsteht Röntgenstrahlung, die durchaus technisch nutzbar ist. Von welchen Parametern all diese Effekte abhängen, wie sich das Leuchten verstärken lässt, ob es sich ggf. zur Materialprüfung eignet und ob in Zukunft für eine Röntgenaufnahme keine Hochspannung mehr benötigt wird soll dieses Projekt klären. Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart Kurzfassung Stand P4 Fachgebiet Physik Thema Messungen rund um den Brennwertkessel Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Thomas Wirsing (15) 89160 Dornstadt Schubart-Gymnasium Ulm Jannik Münz (15) 88471 Laupheim Kilian-von-Steiner-Schule Laupheim Maximilian Gisa (15) 89075 Ulm Böfingen Kepler-Gymnasium Ulm Betreuung: Herr Wirsing Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Ulm, Ulm Moderne Heizkessel kondensieren das Wasser, das bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht, um mit dieser latenten Wärme den Wirkungsgrad zu erhöhen. Wir haben einige Sensoren angebracht und untersuchen damit diesen Vorgang genauer. Mit unseren Messwerten bestimmen wir neben dem Kondensationsgrad auch noch den Wirkungsgrad und vieles mehr. Auch die Abgastemperatur ist sehr aufschlussreich. Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart Kurzfassung Stand P5 Fachgebiet Physik Thema Mit der Energie eines elektrischen Zündfunkens drahtlos schalten Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Granit Shatri (16) 72336 Balingen Sichelschule Balingen Samuel Haas (14) 72336 Ostdorf Sichelschule Balingen Betreuung: Herr Wolff, Herr Weiss Thyristorschaltungen kann mit einem elektronischen Feuerzeug drahtlos zünden. Die vom elektronischen Feuerzeug abgestrahlte und äußerst geringe elektromagnetische Energie bündeln wir und geben ihr eine Vorzugsrichtung. Die Empfangsschaltung wird in gleicher Weise optimiert. Mit dem Piezozünder aus dem Feuerzeug als Sender und einer Empfangsschaltung, die dem Thyristor nachbildet ist, wollen wir eine Funk(en)Strecke aufbauen und dabei eine möglichst große Entfernung überbrücken. Als Besonderheit gilt: Der Sender benötigt weder Batterie noch Akku. Der gesamte Sende- Empfangs-Vorgang läuft in ultakurzer Zeit ab und ist danach auch beendet. Funkdienste werden durch diesen Mikro-Funkverkehr nicht beeintrechtigt! Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart Kurzfassung Stand P6 Fachgebiet Physik Thema Optimierung einer Solarzelle durch Temperaturregulierung Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Lukas Schulze (20) 78166 Donaueschingen Hochschule für Polizei BW Villingen-Schwenningen Marcel Butschle (20) 78073 Bad Dürrheim Emil Frei GmbH & Co. KG Bräunlingen Betreuung: Herr Mosbacher Partnerinstitution: Fürstenberg-Gymnasium, Donaueschingen Durch die beschlossene Energiewende gewinnen erneuerbare Energien an Bedeutung. Einen wichtigen Beitrag leistet hierzu auch die Solarzelle. Ihr Vorteil liegt darin, nur von der Sonne abhängig zu sein und somit noch bis zum Ende dieser Welt Strom zu produzieren. Dennoch gibt es viele Faktoren, die negativen Einfluss auf die Leistung einer Solarzelle haben. Am einfachsten lässt sich von diesen die Temperatur beeinflussen. Aus diesem Grund haben wir uns dazu entschieden, diesen Bereich genauer zu erforschen. In der Praxis müssen nun zwei Anwendungsbereiche unterschieden werden. Einmal der Heimgebrauch für Privatpersonen und auf der anderen Seite der gewerbliche Gebrauch bei Großanlagen. Zudem müssen die klimatischen Bedingungen beachtet werden. Wenn die Solarzelle komplett von Schnee bedeckt ist, produziert sie keinen Strom. Doch selbst bei niedrigen Temperaturen sinkt ihre Leistung. Ebenso verhält es sich bei zu hohen Temperaturen. Unser Projekt beschäftigt sich also damit, wie man die Temperatur so beeinflussen kann, dass die Solarzelle möglichst nah am optimalen Wirkungsgrad arbeitet. Als zweites beschäftigen wir uns auch noch mit der Wirtschaftlichkeit einer solchen Idee. Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart Kurzfassung Stand P7 Fachgebiet Physik Thema Weißer als Weiß! Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Stefanie Kern (16) 88441 Mittelbiberach Wieland-Gymnasium Biberach Betreuung: Herr Binder, Herr Kern Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Bad Saulgau, Bad Saulgau In unserem Projekt beschäftige ich mich mit dem Käfer Cyphochilus. Dieser Käfer ist besonders weiß. Seine Farbe erzeugt er allerdings nicht mit Pigmenten, sondern mit der Oberflächen- und Innenstruktur seiner Schuppen. Ich will dieses Phänomen untersuchen und herausfinden, wie dieser Käfer sein Weiß erzeugt und wie weiß der Käfer ist. Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich! 50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg 26. bis 28. März 2015 Robert Bosch GmbH, Stuttgart