Jugend forscht 2021 – die Projekte vom GAK

Insgesamt zwölf Projekte von Schülerinnen und Schülern unserer Schule nahmen am Regionalwettbewerb von Jugend forscht teil, der gestern und heute stattfand. Alle Jurygespräche und auch die Siegerehrung wurden in diesem Jahr coronabedingt online als Videokonferenz durchgeführt.

In diesem Beitrag findet ihr die Kurzbeschreibungen der Projekte, weitere Informationen zu dem Wettbewerb folgen in den kommenden Tagen hier im MINT-Blog.

Auswirkungen von Mobilfunk auf Pflanzen

Christian, Jg. 13, Fachgebiet: Biologie

Ich beschäftige mich mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern, die im Mobilfunk eingesetzt werden und deren Auswirkungen auf die Entwicklung, das Wachstum und den Ertrag von Pflanzen. Dazu inspiriert wurde ich durch ein dänisches Schülerexperiment aus dem Jahr 2013, bei dem die Auswirkungen von WLAN auf das Wachstum von Kresse untersucht worden sind. Aufgrund des stetigen Ausbaus von Mobilfunknetzen (Stichwort 5G) sowie der Digitalisierung und Automatisierung in der Landwirtschaft ist dieses Thema besonders relevant. Nach einer ausführlichen Recherche zum aktuellen Kenntnisstand in Wissenschaft und Behörden habe ich ein eigenes Experiment durchgeführt. Mithilfe von Pflanzboxen konnte ich für möglichst gleiche Bedingungen sorgen und so einen Vergleich zwischen einer dem hochfrequenten elektromagnetischen Feld ausgesetzten Versuchsgruppe und einer Kontrollgruppe aufstellen.

Natürliche Wassersammler 2.0 – Wie viel Wasser kommt am Boden an?

Merdisa, Jg. 13, Fachgebiet: Biologie

In meinem Jugend-forscht-Projekt untersuche ich, wie sich die Struktur und Beschaffenheit von Blättern von Gartenpflanzen auf das Sammeln von Feuchte oder Regen und auf die Bodenfeuchtigkeit auswirkt. Dazu habe ich Blätter des Frauenmantels (Alchemilla vulgaris), der Akelei (Aquilegia vulgaris) und des Storchschnabels (Geranium molle) ausgewählt, da deren Blätter unterschiedliche Oberflächenstrukturen aufweisen. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass sich die Oberflächenstruktur, der Benetzungsgrad und der daraus resultierende Kontaktwinkel sowie die Dichte, d. h. die Anordnung der Blätter um die Sprossachse, und die Art der Oberfläche auf die Bodenfeuchtigkeit auswirken. Ziel meines Forschungsprojekts war es herauszufinden, ob man durch geeignete Kombination von Pflanzen mit glatter oder mit besonders strukturierter Oberfläche dazu beitragen kann, dass in den Sommermonaten in Privatgärten oder sogar in der Landwirtschaft weniger mit wertvollem Trinkwasser gegossen werden muss.

Brennstoffzellen aus der Küche

Niklas, Jg. 10, Fachgebiet: Chemie

Hefe ist ein Backtriebmittel und wird als Frisch-, Trocken- und gefrorene Hefe verwendet. In meinen Experimenten untersuche ich, wie sich die Hefe bei verschiedenen Parametern verhält und inwieweit sie für Hefebrennstoffzellen nutzbar ist.

Leitfähigkeitstitration bei mehrportonigen Säuren

Elias, Jg. 13, Fachgebiet: Chemie

Die Titration soll Aufschluss über die Konzentration einer Lösung geben. Die Frage, die sich mir stellt: Wenn die Lösung mit einer unbekannten Säure oder Base versetzt ist, kann ich dann anhand der Titrationskurve ablesen, ob es sich um eine ein-, zwei- oder dreiprotonige Säure handelt?

Optimierung des Lösungsmittels bei der Trocknung von Ölfarben

Hendrik, Jg. 13, Fachbegiet: Chemie

Bei dem Malen mit Ölfarbe verwendet man Lösungsmittel, weil die bloße Farbe zu zäh ist, als dass man sie pur auf die Leinwand auftragen könnte. Diese Lösungsmittel sind beispielsweise natürliche Öle, wie Lein-, Raps-, oder Mohnöl, oder Chemikalien wie Terpentin. Da diese unterschiedlichen Einfluss auf die Trocknung der Farbe haben, untersuchte ich verschiedene Lösungsmittel, um zu ermitteln, welches Lösungsmittel die Trocknung am besten beschleunigt. Das ist nützlich, da die Trocknung von Ölfarben 5 bis 7 Tage lang dauert und man so diesen Trocknungsprozess beschleunigen kann.

Regenwasserablaufproblematik in unseren versiegelten Städten 2.0

Nina, Jg. 12, Fachgebiet: Geo- und Raumwissenschaften

Die Versiegelung der Städte und die damit verbundenen Folgen, wie z. B. Überschwemmungen, nehmen stetig zu. Im Rahmen meines Jugend forscht-Projekts im Jahr 2020 erforschte ich das Regenablaufverhalten in versiegelten Städten. Deshalb stellt sich mir nun die Frage, welche Boden-/Straßenbeläge und auch Bodentypen am ehesten geeignet sind, Wasser in Siedlungsgebieten aufzu-nehmen bzw. geregelt abzuführen. Ferner werde ich die Ergebnisse meiner bisherigen Forschung an den Gegebenheiten der Kleinstadt Buchholz i.d.N. überprüfen. Dabei nutze ich u. a. Medizintechnik zur Simulation von Starkregenereignissen und führe als Erweiterung auch Kontaktwinkelmessungen an der Technischen Universität Hamburg durch, um die verschiedenen o. g. Oberflächen auf ihr Benetzungsverhalten hin zu untersuchen.

Untersuchung von Totes-Meer-Salz

David, Jg. 12, Fachgebiet: Geo- und Raumwissenschaften

In meinem Projekt habe ich Totes-Meer-Salze mit verschiede-nen Arten von Spektrometern auf ihre Bestandteile untersucht. Hierzu wurde auf den Flammenfarben-Versuch mit einem Kompaktspektrometer und die ICP-MS-Methode zurückgegriffen.

Dezentrale digitale Kommunikation

Fabian, Jg. 13, Fachgebiet: Mathematik/Informatik

Auch wenn zwischen Sender und Empfänger von Datenpaketen im Internet häufig nur eine geringe Distanz liegt, legen die Daten dennoch häufig einen langen Weg zurück, wodurch Latenzzeiten größer werden. Mit einem dezentralen Netzwerk kann der Datenfluss über den Weg mit der geringsten Distanz geleitet werden. Um eine derartige dezentrale Kommunikation möglich zu machen, müssen die Teilnehmer die Nachrichten weiterleiten, diese Weiterleitung darf das System aber nicht überlasten. Daher habe ich mir die Frage gestellt, unter welchen Voraussetzungen dezentrale Kommunikation für digitale Geräte möglich ist. Um die Frage zu beantworten entwickle ich Hypothesen, die ich anhand einer virtuellen Simulation überprüfe. Diese programmiere ich mit der Programmiersprache „Python“. Die Funktionsweise der einzelnen Teilnehmer wird hierfür in einem eigenen Modul definiert, sodass die Funktionsweise auch in weiteren Projekten genutzt werden kann.

Infektionssimulation innerhalb eines halboffenen Systems

Richard, Jg. 13, Fachgebiet: Mathematik/Informatik

In meinem Projekt geht es um die Simulation der Infektion innerhalb eines geschlossenen und halboffenen Systems zur Prüfung möglicher Ansteckungsraten an Schulen sowie von möglichen oder reellen Hygienekonzepten. Die Annahmen zu Verbreitungsraten werden dabei aus Zahlen der Covid-19-Entwicklung entnommen oder abgeschätzt. Der Algorithmus selbst wird als C-Programm ohne graphische Nutzeroberfläche entworfen, um die numerische Auswertung zu ermöglichen.

Wasser und seine Oberfläche

Lars, Jg. 13, Fachgebiet: Physik

Die Oberflächenspannung ist für viele Prozesse in Natur, Wissenschaft und Medizin von großer Bedeutung. Deshalb habe ich in dieser Arbeit untersucht, wie sich die Oberflächenspannung messen lässt. Zunächst testete ich verschiedene Methoden experimentell. Dann wurden die Ergebnisse ausgewertet und die Methoden anhand von einheitlichen Kriterien verglichen und bewertet. Zuletzt überprüfte ich, wie die Methoden in verschiedenen Bereichen Anwendung finden könnten. Dabei wird besonderer Fokus auf die Frage gelegt, ob ein einfaches Instrument zur Messung der Oberflächenspannung möglich ist.

Welchen Einfluss haben unterschiedliche Parameter auf die Qualität von Milchschaum?

Jannis, Jg. 13, Fachgebiet: Arbeitswelt

Bei vielen Kaffeevariationen, wie z. B. Cappuccino oder Latte Macchiato, wird der Kaffee mit Milchschaum serviert. Doch nicht immer gelingt dieser Schaum. Gelegentlich kann es vorkommen, dass der Schaum sofort nach dem Schäumen wieder in sich zusammenfällt oder die Milch gar nicht erst aufschäumt. In meiner Jugend-forscht-Arbeit möchte ich der Fragestellung nachgehen, warum Schaum manchmal zusammenfällt und mit welchen Parametern man die Qualität des Schaumes positiv beeinflussen kann. Dafür werde ich u. a. die Parameter Temperatur, Fettgehalt und die Rotationsgeschwindigkeit des Quirls untersuchen. Außerdem werde ich noch die Aufschäumfähigkeit von H-Milch und Rohmilch mit Vollmilch vergleichen.

Welcher Weckton weckt wunderbar?

Merle und Klara, Jg. 11, Fachgebiet: Arbeitswelt, angefertigt in der ZWB

Bei unserem Projekt geht es um die Analyse von Wecktönen. Wir haben uns die Frage gestellt, welcher Weckton eine möglichst positive Auswirkung auf unseren Start in den Tag hat. Dazu haben wir eine Studie durchgeführt, in der unsere Probanden und Probandinnen vier verschiedene Wecktöne testeten. Zusätzlich erstellten wir eine Frequenzanalyse der Wecktöne. Unter Einbezug der Analysen konnten wir den besten der vier von uns ausgewählten Wecktöne bestimmen.

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