Erlanger SchülerForschungsZentrum
für Bayern (ESFZ)

Projekte des Forschungscamps in den Osterferien vom 26.-30. April 2011

Hier finden Sie eine Übersicht über die Projekte, mit welchen sich die Schüler beim zehnten Forschungscamp beschäftigt haben. Die Projektbeschreibungen wurden von den Schülern selbst angefertigt!

Erzeugen eines Absorptionsspektrums nach Fraunhofer
	Selina Seidl Maria-Ward-Gymnasium Nürnberg Laura Danziger Gymnasium Herzogenaurach Wir haben versucht, ein Absorptionsspektrum bei der Verbrennung von Kochsalz zu erzeugen. Dafür haben wir einen möglichst gebündelten Lichtstrahl mit einem optischen Gitter in ein Spektrum zerlegt. Anschließend haben wir in diesem Lichtstrahl Natrium in Form von Kochsalz verbrannt. Für einen kurzen Moment verschwanden dann die für Natrium typischen Spektrallinien. Diesen Versuch haben wir auch unter Verwendung einer Natriumdampflampe durchgeführt. Im Unterschied zu einer normalen Lampe (z.B. Glühlampe) sendet diese nur Photonen bestimmter Wellenlänge aus, die man nach der Brechung als Linie sieht. Wenn man nun Natrium im Lichtstrahl verbrennt, werden diese Linien abgeschwächt, beziehungsweise verschwinden im Idealfall ganz.
Vakuum-Saugglocke
	Thomas Rauch Erasmus-Gymnasium Amberg Thomas Kratky Adalbert-Stifter Gymnasium Passau Welches Gewicht kann man mit einer evakuierten Saugglocke heben? Kleinere Saugnäpfe kennt man ja aus dem Haushalt. Wir wollten wissen, welches Gewicht eine größere metallene Saugglocke halten kann. Diese liesen wir von der Werkstatt anfertigen und evakuierten sie mit einer Drehschieberpumpe. Je nach Oberfläche konnten wir die Glocke mit bis zu 57 kg belasten. Wir führten mehrere Messreihen an unterschiedlichen Oberflächen und bei verschiedenen Gewichten durch. Auch ohne Pumpe hielt sich das Vakuum in der Saugglocke je nach Oberfläche sehr gut. Die Glocke hatte nur einen Durchmesser von 8 cm, weshalb uns die Größe der ausgehaltenen Kraft überraschte. Das maximale Gewicht hing nicht so sehr vom Material der Oberfläche als vielmehr von ihrer Rauhheit und Krümmung ab.
Die Schütteltaschenlampe
	Sebastian Würl Werdenfels-Gymnasium Garmisch-Partenkirchen Korbinian Huber Werdenfels-Gymnasium Garmisch-Partenkirchen In dem Projekt haben wir versucht, eine Taschenlampe (Leuchtdiode) mit Hilfe einer Spule und eines Magneten mit induziertem Strom zu betreiben. Zu Anfang hatten wir die Magneten an Federn befestigt, um zu testen wie viel Spannung man mit in einer Spule (ca. 4000 Wicklungen) schnell hin und herbewegenden Magneten induzieren kann. Wir haben verschiedene Federn und Magneten ausgetestet. Dabei haben wir festgestellt, dass die induzierte Spannung zum Betrieb einer LED ausreichen würde. Darauf haben wir beschlossen, dass es für eine Taschenlampe am besten wäre, wenn man die Induktion durch schütteln erzeugen könnte. Weil es besser wäre, wenn man nicht während der Benutzung schütteln muss, entschieden wir uns dafür, durch das Schütteln einen Kondensator aufzuladen. Allerdings benötigt dieser Gleichstrom, weshalb wir einen Gleichrichter bauen mussten. Wir haben uns darauf eine für den Magneten passende Spule gewickelt. Doch als wir die Spule an den Gleichrichter angeschlossen hatten, haben wir festgestellt, dass durch den Gleichrichter viel Spannung verlorengeht. Deswegen benutzten wir wieder die erste, etwas zu große Spule mit 4000 Wicklungen. Mit dieser Spule war auch nach dem Gleichrichter genug Spannung vorhanden, um den Kondensator aufzuladen. Dann haben wir alles zusammengebaut und gelötet. Die Spule induziert also eine Spannung von 3,5 V von welcher durch den Gleichrichter 1 V abfallen. Mit der Kapazität von 1000 µF bringt der Kondensator die Leuchtdiode für ca. 1 Sekunde zum Leuchten. Man kann allerdings schütteln und leuchten gleichzeitig.
Nutzung der Sonnenenergie mittels Parabolspiegel und Stirlingmotor
	Christoph Herb Werdenfels-Gymnasium Garmisch-Partenkirchen Felix Nunn Werdenfels-Gymnasium Garmisch-Partenkirchen Simon Fischer Werdenfels-Gymnasium Garmisch-Partenkirchen Liebe Leser, unser Projekt war ein Doppelprojekt, das sich im Allgemeinen mit erneuerbaren Energien und deren Nutzung, Rentabilität und Zukunft beschäftigte. Unser Ziel war es, herauszufinden wie man die Energie, die uns die Sonne tagtäglich zur Verfügung stellt, am effektivsten nutzen könnte, wobei wir auch Kosten und Wartungsfaktor beachten und einschätzen wollten. Der einfachste und auch relativ billige Weg, die kostenlosen Sonnenstrahlen einzufangen, schien uns der Gebrauch von Sonnenkollektoren zu sein. Diese wollten wir aber nicht an Dampfturbinen anschließen, was im Rahmen des Projektes auch etwas kompliziert geworden wäre, sondern wir entschieden uns die Wärmeenergie durch einen Heißluftmotor, welcher dann der zweite Teil unseres Projekts wurde, in mechanische Energie umzuwandeln. Dieser sogenannte Stirlingmotor wird durch eine Erwärmung seines Zylinders betrieben und war somit das perfekte Gegenstück zu unserem Parabolspiegel, welchen wir parallel zu unserem Motor herstellten. Dazu schnitten wir zwei Parabeln der Gleichung f(x)->1/64*x^2 in zwei Platten Sperrholz und legten in die entstandene Krümmung ein ca.15 cm breites, poliertes Aluminiumblech, welches nun einfallende Strahlen auf einen Brennpunkt fokussiert, welcher 16 cm vom Scheitel der Parabel entfernt ist. Messungen mit einem Lux-Meter ergaben, dass die tatsächliche Effektivität des Spiegels nicht weit von den Optimalwerten abwich. In dem Brennpunkt oder besser in der Brennlinie des Spiegels wird nun der Zylinder des Stirlingmotors befestigt und durch die Erwärmung dessen wird auch die Luft im Inneren erwärmt und so wird der Motor angetrieben und kann dadurch schließlich auch einen Generator antreiben. Leider war es uns im Rahmen der Forschungswoche nicht mehr möglich den Stirlingmotor zu vervollständigen, aber wir werden versuchen ihn zuhause zu perfektionieren und die Ergebnisse nachzureichen. Christoph, Felix und Simon
Energiespeicherung in Druck / im Phasenübergang
	Christian Druschky Maximilian-von-Monteglas-Gymnasium Vilsbiburg Ziel ist es, eine möglichst effiziente Art der Energiespeicherung zu finden. Da man mit Druck alleine nicht so viel Energie speichern kann, könnte man mit dessen Hilfe einen weitaus energiereicheren Phasenübergang hervorrufen. Da der Volumenunterschied zwischen flüssiger und Gasphase größer ist als zwischen fest und flüssig, ist der letztere bedeutend sicherer.
E-Paper
	Dorian Herle Katharinen-Gymnasium Ingolstadt Fortsetzung des Projektes vom Forschungscamp in den Faschingsferien.
Quantenoptik
	Kevin Höllring Städt. Johannes-Scharrer-Gymnasium Nürnberg Kurzaufenthalt unter anderem mit Exkursion zum Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts.