Jugend forscht 1999
Schüler experimentieren

Jugend forscht bzw. Schüler experimentieren - Kurzfassungen

Klimaregelung in der Schule

Unsere Überlegungen und Fragen über die Klimaregelung in Klassenräumen.

• Fenster auf und Heizung an, ist das gut ?
• Muss die Heizung eigentlich immer auf "AK" stehen, auch wenn niemand im Raum ist ?

Unsere Antworten waren definitiv NEIN !!!

Was kann man dagegen tun ???

Nicht lange nachgedacht und schnell gehandelt fanden wir uns drei in einer Gruppe wieder, die sich einmal ganz intensiv mit dem Thema beschäftigte. Der entscheidende Anstoß kam im Physikunterricht: Es ging um die verschiedenen Leitfähigkeiten von Metallen, und aus welchem Metall eine Heizung sein müsste, um besonders effizient zu sein. Unsere Stichwörter fielen: Heizung und effizient.

Wir schauten uns eine Heizung einmal näher an und bauten diesen Kreislauf in einem Modell nach und uns fielen noch mehr Ideen ein.

• Wenn das Fenster offen ist, soll die Heizung herunterregeln.
• Über einen Bewegungsmelder soll die Heizung wissen, ob jemand im Raum ist, wenn nicht, soll sie heruntergehen.
• Ein Timer, der der Heizung sagt um wie viel Uhr, es wie viel Grad im Klassenraum sein soll.

Wenn das Fenster offen ist, soll die Heizung herunterregeln.

• Ein Umschalter, der das Magnetventil schließen lässt, wenn das Fenster offen ist.
• Ein Relais, lässt einen Heizdraht unter dem Thermostat warm werden, wenn das Fenster offen ist.

Beide Möglichkeiten funktionierten, da es aber Schwierigkeiten gab die Heizung mit dem Heizdraht zu verstellen, entschieden wir uns für das Magnetventil.

Ergebnisse:

Wenn das Fenster aufgemacht wird, geht das Magnetventil zu und die Heizung wird nicht wärmer.

Automatische Selbstausrichtungsantenne für Satelliten-, Sprechfunk-, Radio- und Fernsehempfang

Wir haben uns schon immer geärgert, dass zwischen zwei Fahrrädern über eine Entfernung von mehreren Kilometern keine Verständigung möglich ist. Also wollten wir Funkgeräte für Fahrräder bauen. Nach längerem Überlegen und Gesprächen mit unserem Lehrer wurde uns folgendes Problem bewusst:

Die Hauptschwierigkeit besteht darin, dass man die Antenne immer während der Fahrt ausrichten müsste, weil sich der Sender und der Empfänger unabhängig voneinander bewegen und so der Empfang sehr schlecht wäre.

So überlegten wir uns, dass es besser wäre, wenn wir eine sich selbstausrichtende Antenne bauen würden. Diese könnte man dann auch, wenn man alle (Sicherheits-) Probleme beseitigt hätte, an das Fahrrad mit Funkgerät anbauen.

Zuerst befestigten wir die Antenne oben an der Stange, die wir mit einem Grillmotor verbanden, so dass sich beim Einschalten das Ganze drehte. Die Anschlüsse des Motors und die der Antenne wurden mit unserer Schaltung, einem Messgerät und einem Empfänger gekoppelt. Diese Schaltung drehte den Motor mit der Antenne alle paar Minuten im Kreis und maß mit Hilfe des Messgerätes, wo die Feldstärke am schnellsten war, also die Richtung in der man das Signal am besten empfangen konnte. Dann steuerte der Motor diesen Punkt an.

Die Schaltung zur selbstständigen Ansteuerung der Empfangsrichtung funktionierte einwandfrei. Bei starken Signalen funktionierte die Schaltung sehr gut und sehr genau, nur bei schwachen Signalen hatte sie Probleme, sich auszurichten.

Vergleich der Abkühlungszeit verschiedener Lebensmittel bei Erwärmung auf dem Elektroherd bzw. in der Mikrowelle

"Wieso ist Essen, das in der Mikrowelle erwärmt wird, schneller kalt, als das, das vom Herd kommt?" Diese Frage haben wir uns oft gestellt, wenn unsere Mutter einige Nahrungsmittel auf dem Elektroherd und andere in der Mikrowelle erwärmt hatte.

Aus dieser Frage entstand die Idee zu diesen Experimenten im Rahmen des Wettbewerbes "Schüler experimentieren".

Die Mikrowelle ist eine praktische Möglichkeit, vor allem geringere Mengen, Nahrungsmittel und vor allem Getränke zu erhitzen. Je höher der Wassergehalt der Speise, desto höher kann die erreichte Temperatur werden. Die Speisen kühlen nur in den ersten Minuten viel schneller ab, wodurch die Esstemperatur oder Trinktemperatur eher erreicht wird. Danach gleichen sich die Abkühlkurven sehr.

Bedenkt man, dass die Höchsttemperatur bei manchen Nahrungsmitteln auch geringer ist, als bei der Erhitzung auf dem Herd, so meint man nur, dass in der Mikrowelle erwärmte Nahrungsmittel schneller kalt werden.

Im Vergleich sieht man, dass die Abkühlung nach 30 Minuten bei Herd und Mikrowelle ähnlich ist. Aber sobald die Ess- oder Trinktemperatur erreicht ist und dann unterschritten wird, ist das Essen oder das Getränk eben nur noch zu kalt.

Der blinkende Turnschuh

Turnschuhe, die bei jedem Schritt rot aufblinken, sind nicht nur ein Gag. Sie dienen der Sicherheit des Besitzers, der dadurch besser gesehen werden kann. Solche Schuhe enthalten bisher Batterien, die bei der Entsorgung ein Umweltproblem sind. Piezoelektrische Gasanzünder erzeugen Elektrizität ohne Batterien. Sie werden durch Druck auf ein piezoelektrisches Keramikteil betrieben.

Ich habe untersucht, ob man statt der Batterie ein solches Piezo-Plättchen in den Schuh einsetzen kann. Dazu habe ich die Eigenschaften von Batterien und Piezo-Plättchen und die Eigenschaften von Glühlampen verglichen. Piezo-Plättchen können sehr viel höhere Spannungen als Batterien erzeugen, aber nur winzige Strommengen liefern. Leuchtdioden können mit sehr viel weniger Strom auskommen als Glühlampen.. Dadurch können Leuchtdioden auch mit dem geringen Strom eines Piezo-Plättchens zum Leuchten gebracht werden. Bei meinen Versuchen war die Helligkeit von superhellen Leuchtdioden aber noch sehr gering.

Birte Mallas

Untersuchungen von Batterien

Die Batterien eines Inhalators funktionieren immer wieder unterschiedlich lange. Wir wollten die Laufzeit verschiedener Batteriesorten untersuchen und bauten eine Schaltung, die Batterien entlädt.

Um das viertelstündige Ablesen zu umgehen, schrieben wir ein Computerprogramm mit Turbo Pascal, das die Spannung und den Strom einer Batterie z.B. alle 5 Min. ablesen und Daten speichern kann. Die aufgenommenen Werte wurden in Excel ausgewertet und ausgedruckt. Wir wollten feststellen, welche Batteriesorten für welche Geräte am besten geeignet sind.

Im Anschluß untersuchten wir Akkus in Bezug auf Lademenge, Leistungsfähigkeit und Preis-Leistungs-Verhältnis.

Wir stellten fest: 100 mAh kosten:

Außerdem haben wir zwei Schnelltester für Batterien mit Leuchtdioden und eigene Batterien gebaut.