Der Regionalwettbewerb Jugend forscht fand in diesem Jahr endlich wieder in Präsenz statt. Unsere Schule war in diesem Jahr dem Regionalwettbewerb Celle zugeordnet. Die schriftlichen Arbeiten dienen als Grundlage für die Jurygespräche in den Fachgebieten Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik, Physik und Technik. Einen Bericht über den Tag haben Kilian und Phillip verfasst.

Von unserer Schule stammen insgesamt neun Projekte, die ich an dieser Stelle mit den von den Teilnehmerinnen und Teilnehmern verfassten Projektkurzbeschreibungen auflisten möchte.

Softwaregeschwindigkeitsoptimierung am Beispiel TI-82 STATS

von Jannik (Fachgebiet Mathematik/Informatik)

In meiner Jugend forscht Arbeit habe ich ein einfaches Programm auf dem Schultaschenrechner auf mehrere Arten optimiert, um herauszufinden, welche Optimierungsansätze am effektivsten sind. Ziel des Programms war es, Primzahlen zu berechnen. Optimiert wurde vor allem der Algorithmus und die programmiersprachenspezifische Umsetzung dessen. Jedes Programm wurde auf meinem Taschenrechner ausgeführt und gemessen, um den Geschwindigkeitsgewinn (oder Verlust) für jede Änderung herauszufinden. Ich habe dieses Projekt gewählt, weil mich die Geschwindigkeitsoptimierung von Software sehr interessiert. Nicht nur, weil jeder Nutzer davon profitiert, sondern auch, weil effiziente Nutzung von Hardware knifflig umzusetzen ist und trotzdem viel Spaß macht. Unser Schultaschenrechner als Versuchsobjekt ist dabei besonders geeignet, weil er für uns leicht zugänglich ist und technisch noch einfach zu verstehen ist.

Untersuchung von Annäherungsverfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen

von Kilian (Fachgebiet Mathematik/Informatik)

Das Thema meiner Ausarbeitung ist, herauszufinden welches Annäherungsverfahren sich zum Annähern gewöhnlicher Differentialgleichungen im Alltag am besten eignet. Um diese Frage zu beantworten, habe ich das Explizite Eulerverfahren und das Runge-Kutta-4-Verfahren untersucht, da diese die bekanntesten Algorithmen auf dem Gebiet sind. Ich habe die numerischen Algorithmen auf rechnerisch lösbare Differentialgleichungen mit verschiedenen Eigenschaften angewendet und die Ergebnisse unter Beachtung der wichtigsten Fehlereinflüsse gedeutet.

Gemälde in Gefahr – Wie gut versiegeln Versiegler wirklich?

von Bea (Fachgebiet Arbeitswelt)

Gemälde in Gefahr! Wie gut versiegeln Versiegler wirklich? In meinem Jugend-forscht-Projekt möchte ich testen, wie strapazierfähig verschiedene Versiegler für Acrylfarbe auf einer Leinwand ohne Rahmen auf äußere Einwirkungen sind. Dies möchte ich untersuchen, da ich selbst mit Acrylfarben auf Leinwand male und meine Bilder bestmöglichst vor verschiedenen äußeren Einwirkungen mit einem Versiegler schützen möchte. Ich habe eine Leinwand in ungefähr gleich große Teile geschnitten und diese mit der Acrylfarbe und einem Versiegler versehen. Diese Leinwandteile habe ich danach UV-Strahlung, Wärme, Temperaturdifferenzen, Luftfeuchtigkeit, Blitzlicht und Dunkelheit ausgesetzt. Nach unterschiedlichen Zeitenräumen habe ich die Versiegler getestet, in dem ich mir die Stücke in Hinblick auf Ausbleichen, Struktur der Leinwand und unter dem Mikroskop angesehen habe. Diese habe ich mit einem Stück, das unter Alltagsbedingungen gelagert wurde, verglichen.

Analyse von verschiedenen Honigen

von Saara (Fachgebiet Biologie)

In meiner Jugend forscht Arbeit behandele ich die Analyse von verschiedenen Honigen. Die Qualität sollte möglichst gut sein, damit der Honig verkauft werden darf oder auch als Naturheilprodukt einsetzbar ist. Um dieses festzustellen, nutze ich die Verfahren, die auch bei professionellen Qualitätsuntersuchung angewandt werden. Diese beinhalten eine sensorische Untersuchung und eine chemisch-physikalische Untersuchung. Bei der sensorischen Untersuchung werden die Farbe, der Geruch, die Konsistenz und der Geschmack analysiert, während die chemisch-physikalische Untersuchung unter anderem eine Untersuchung des Zuckergehalts, der Leitfähigkeit und der Enzymaktivität beinhaltet. In dieser Jugend forscht Arbeit werden nur die genannten Faktoren untersucht, da eine komplette Qualitätsuntersuchung den Rahmen einer Arbeit überschreiten würde. Die Messwerte, die durch die chemische-physikalische Untersuchung gewonnen werden, müssen zusätzlich gesetzlich festgeschriebene Werte erfüllen.

Flüssigdünger im Test

von Henri, Jonah und Liam (Fachgebiet Biologie)

In unserem Projekt haben wir uns gefragt, ob man seinen übrig gebliebenen Tee noch sinnvoller verwenden kann, als ihn in den Ausguss zu gießen. Daher haben wir aus verschiedenen Kräutern verschiedene Tees zusammengestellt. Explizit haben wir mit drei Teemischungen, einen käuflich erworbenen flüssig Dünger und Wasser gegossen.

Projekt Walnuss

von Mika, Erik und Paul (Fachgebiet Physik)

Wir hatten gehört, dass man alte und neue Walnüsse unterscheiden kann, weil sie beim Schütteln unterschiedliche hohe Töne erzeugen. Das wollten wir zusätzlich physikalisch überprüfen. Wir haben allerdings die Walnüsse nicht geschüttelt, um die Frequenzen zu bestimmen, sondern die Nüsse fallen gelassen, da es so einfacher ist, immer den gleichen Versuch durchzuführen. Dazu haben wir untersucht, auf welchen Böden in der Schule wir wiederholbare Ergebnisse erhielten. Zuerst haben wir die Walnuss als Ganzes gewogen und das Volumen mithilfe der Wasserverdrängung bestimmt. Nachdem wir die Frequenz beim Runterfallen gemessen hatten, haben wir auch den Holz- und Nussanteilgewogen, indem wir die Nuss geknackt und die Nuss vom Holz getrennt haben. Man konnte anhand der Frequenzen und der Lautstärke das Alter der Nüsse nicht eindeutig bestimmen. Für den alltäglichen Gebrauch ist es praktischer, die Nuss auf der Höhe des Ohrs zu schütteln. Alte Nüsse klappern lauter.

Der beste Weg zum Wasserstoff

von Pia und Phillip (Fachgebiet Chemie)

In unserem Projekt haben wir uns damit beschäftigt, wie man mithilfe einer Elektrolyse das höchste Volumen an Wasserstoff generieren kann. Dazu haben wir uns die Frage gestellt, wie die verschiedenen Komponenten des Hofmannschen Zersetzungsapparaten die Elektrolyse von Wasser beeinflussen. Dazu haben wir die Elektroden, die Elektrolyten, sowie deren Konzentration untersucht. Das Ziel unserer Experimente war, so viel Wasserstoff wie möglich herzustellen, um einen Weg zu finden, wie man die Wasserstoffgewinnung der Zukunft effizienter gestalten kann.

Dolce Vita im Labor – Brix vs. Luff-Schoorl

von Jan (Fachgebiet Chemie)

Meine Arbeit soll zwei verschiedene Methoden zur Zuckeranalyse experimentell miteinander vergleichen. Es handelt sich zum einen um die Zuckerbestimmung mit einem optischen Brix-Refraktometer und zum anderen um die Methode nach Luff-Schoorl, letztere wird mitunter auch in Schulbüchern angegeben. Hierbei soll die Frage geklärt werden, welche Vor- bzw. Nachteile die Methoden haben und welche von beiden für den schulischen Gebrauch besser geeignet ist. Dazu werden beide Verfahren mit definierten Glucose-Lösungen durchgeführt und in den Punkten GENAUIGKEIT, ANWENDBARKEIT und ZEITLICHER AUFWAND miteinander verglichen. Um zu untersuchen, ob die ZuckerKonzentration einen Einfluss auf die Ergebnisse hat, werden mehrere Messreihen mit verschieden konzentrierten Lösungen durchgeführt.

Optimierung der Ionenwanderung

von Bernhard (Fachgebiet Chemie)

In meiner Projektarbeit möchte ich einen alternativen Aufbau des Schülerexperiments namens Ionenwanderung testen und mit den gebräuchlicheren Methoden unter Betrachtung verschiedener Aspekte vergleichen. In der Mittelstufe sollte in einer Chemie-Stunde der Versuch von den Schülern durchgenommen werden, doch das Ergebnis war sehr unklar und hat mehr Fragen zurückgelassen als Antworten geliefert. Meine Vermutung, warum das Experiment so schlecht funktioniert hat, war das flüssige und für Schüler schwierig zu handhabende Medium für die farbigen Ionen. Als ich später von dem Versuch der Gelelektrophorese im BiologieUnterricht erfahren habe, kam mir die Idee, den Versuch der Ionenwanderung mit einem Gel als Medium zu wiederholen und zu verbessern. Für meine Projektarbeit möchte ich verschiedene Aufbauten mit Gel-Basis mittels einer Versuchsreihe untersuchen und bewerten. Mit den Erkenntnissen könnte die Ionenwanderung verbessert und der Chemie-Unterricht aufgewertet werden.