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Projekt: Schultornistertrolleytreppenmeister
- Malte Wessels (12)
Projektteam:
Malte Wessels (12) Ratsgymnasium; Fredericke Picard (Lehrerin/Betreuerin)
Projekt-Präsentation:
Ich habe mich gefragt, ob ich einen rollbaren und treppenfähigen Schultornister bauen kann. Deshalb habe ich zunächst recherchiert, ob es etwas vergleichbares schon gibt. Bei treppengängigen Einkaufshilfen und Reisekoffern kommt ein Dreirädersystem zum Einsatz, welches ich im Modell nachgebaut habe. Bei der Suche nach einer Möglichkeit, das beim Tragen störende Rädersystem verschwinden zu lassen, habe ich verschiedene Modelle erdacht, zum Teil aber auch wieder verwerfen müssen. Eine Lösung habe ich gefunden, aber die Herstellung eines Prototypen ist mir noch nicht gelungen.
1. Wie bin ich auf die Idee gekommen?
Ich habe in einem Magazin ein Bild von einem 6-rädrigen Treppen-Trolley gesehen. Das Interessante war, dass diese Räder in einer Art „Drei-Räder-System“ angeordnet waren. Ich habe mir dann gedacht, so einen Trolley als Schultornister zu planen und vielleicht auch zu bauen. Außerdem soll mein Trolley Räder haben, deren Achse einem nicht in den Rücken sticht, wenn man ihn alternativ auf dem Rücken trägt.
2. Vorgehensweise
Die Entwicklung eines funktionstüchtigen „Prototyps“ erfordert viel Zeit, um Ideen zu entwickeln und auszuprobieren. Wenn ein System oder Modell nicht funktioniert, muss man sich einen neuen Ansatz überlegen oder sogar von vorne anfangen. Deswegen werde ich hier vorstellen, wie sich ein Schritt aus dem anderen ergeben hat.
2.1 LEGO-Modell des Drei-Räder-Systems
Ich habe mit einem Modell gearbeitet, um erst einmal auszutesten, ob das Prinzip funktioniert. Deshalb habe ich ein Modell aus Lego gebaut (vgl. Abb. 2). Dann habe ich es zuhause auf unseren Treppen getestet und habe festgestellt, dass es funktionierte, d.h. es ließ sich gleichmäßig ohne Störungen die Treppe hinaufziehen.
2. 2 Ein System mit zwei Zahnrädern
Bei diesem System geht von dem kleineren Zahnrad ein Seil zu dem ausfahrbaren Griff. Von dem größeren Zahnrad, das mit dem kleineren Zahnrad durch Zähne verbunden ist, gehen zwei Seile zu den seitlichen einzelnen Achsen des „Drei-Räder-Systems“, die dadurch verschoben werden können. Wenn man den Griff ausfährt, um daran den Trolley zu ziehen, werden die Räder zur Rückseite gezogen. Wenn man den Griff loslässt, wird der Griff automatisch (durch eine in einem Zahnrad eingebaute Stahlfeder) nach unten gezogen. Die Räder werden dabei nach vorne gezogen.Für das Einziehen brauchte ich also eine Feder. Unsere AG-Leiterin hat mir vorgeschlagen eine Hundeleine dafür zu benutzen. Dabei habe ich festgestellt, dass eine Leine für kleine Hunde (7 kg) zu schwach ist. Die Leine für 50 kg schwere Hunde ist dagegen gut geeignet. Diese Idee habe ich aber trotzdem verwerfen müssen, weil ich keine geeigneten Zahnräder besorgen konnte.
2. 3 Ein System mit einer Spule mit mehreren "Laufbahnen"
Statt verschieden großen Zahnrädern wird hier eine Spule mit zwei "Laufbahnen" übereinander benutzt. Diese Idee habe ich bislang nicht verworfen.
3. Ausblick
Wie möchte ich weiterarbeiten?
Ich möchte es endlich schaffen, einen Prototyp zu bauen. Ich hoffe, dass ich die nötigen Materialien in Modellbau-Geschäften oder Baumärkten bekommen kann.
Projektbeschreibung bei Jugend Forscht:
http://www.kappenberg.com/hosted/jufo/arbeiten.php5?jahr=2010&eintrag=35.
Projektname: Wahrscheinlichkeitsberechnung - Kann man dem Glück auf die Sprünge helfen?
Projektteam:
Mika Weßeler, Christian Martin
Betreuer: Kirsten Schwarz-Weßeler, Dr. Friederike Picard (Ratsgymnasium)
Projektpräsentation:
Wie kam es zu dem Projekt?
Wir haben uns gefragt, ob es möglich ist, auch ohne gezinkte Würfel bestimmte Zahlen häufiger zu würfeln.
Um das herauszufinden, haben wir verschiedene Winkel und Längen von selbstgebauten "Würfelanlaufbrettern“ (20, 40, 60 cm lang, 25 und 40 Grad Winkel) getestet. Sollte sich herausstellen, dass es bei bestimmten Winkeln oder Längen Häufungen gibt, wollten wir versuchen, diese Winkel/Geschwindigkeiten auch von Hand zu trainieren. Nebenher haben wir uns noch etwas mit Allgemeinem zur Wahrscheinlichkeitsberechnung auseinandergesetzt.
Es wurden jeweils 120 Würfe (diese Anzahl ist teilbar durch 6, daher ist die gleiche absolute Häufigkeit der Würfelergebnisse zu erwarten) ausgewertet und verglichen.
Mit jedem Würfel wurde 120 mal aus der Hand gewürfelt.Zunächst so, wie man den Würfel zufällig aufnimmt, später wurden die Bedingungen erweitert, sodass immer die 1 oben lag und die 2 nach vorne in Wurfrichtung zeigte.
Mit dem Programm Exel erstellten wir eine Zufallstabelle, die wir zum Vergleich heranzogen. Auch hier kommt durch den Zufall eine nicht ganz gleichmäßige Verteilung der Wurfhäufigkeiten zustande.
Mit jedem Würfelbrett wurden in beiden vorgegebenen Winkeln pro Würfel 120 Würfe durchgeführt. Dazu wurde die Klappe des Würfelbretts waagerecht ausgerichtet, um jedem Würfel den gleichen Impuls zu geben und damit vergleichbare Standards zu schaffen. Der Würfel wurde aufgelegt, dabei lag die 1 oben und die 2 zeigte nach vorne. Nach dem Loslassen der Klappe schlug diese auf dem Brett auf und der Würfel startete. Die Ergebnisse wurden in Tabellen übertragen.
Bei der Auswertung der Ergebnisse wurde nach Häufungen gesucht und die Versuchsbedingungen bei Bedarf angepasst. Sollte sich herausstellen, dass das Ergebnis beeinflussbar ist, wollten wir versuchen, diesen Winkel „von Hand“ zu trainieren und ebenfalls je 120 Würfe auszuwerten.
Gab es besondere Herausforderungen, schwierige oder sehr spannende, begeisterte Phasen?
Für das Würfeln brauchten wir sehr viel Geduld. Es hat lange gedauert, immer wieder dieselben Bedingungen herzustellen und noch eine weitere Versuchsreihe zu starten. Außerdem musste man alles sofort protokollieren.
Wie oft habt Ihr Euch getroffen, wo und wann, über welchen Zeitraum?
Einige Versuchsreihen haben wir jeder für sich gemacht, wenn gerade Zeit war. Um das Projekt für den Sciencefair Wettbewerb unserer Schule und für „Schüler-experimentieren“ fertig zu bekommen, haben wir uns oft getroffen. Insgesamt etwa 3 Wochen lang in der „heißen Phase“.
Mit welchen Hilfsmitteln, Werkzeugen habt Ihr gearbeitet?
Wir haben uns Würfelbretter nach unseren Anforderungen gebaut und zuerst alles in Tabellen von Hand dokumentiert, um es dann in den Computer zu übertragen und in Tabellenform darzustellen.
Wie waren die Reaktionen von anderen (Mitschüler, Eltern, Freunde, Menschen, für die Ihr Euch eingesetzt habt)?
Von unseren Mitschülern sind wir schon gewohnt, dass es immer wieder „Neid-Debatten“ gibt und man sich auch über gewonnene erste Plätze nicht mitfreut. Freunde fanden es toll, sagten aber, sie fänden es für sich zu anstrengend oder langweilig. Unsere Eltern haben uns bestätigt und angespornt, wenn wir mal aufgeben wollten.
Was waren Eure ersten Eindrücke?
Verblüfft hat uns, dass das 60 cm Brett die Würfel so stark abbremste. Wenn man es genau bedenkt, hätte uns das aber schon vorher klar sein können. Wir hatten nur erwartet, dass die Würfel ins rollen kommen. Mit einigen Würfeln kann man bei vielen Versuchsreihen schon eine deutliche häufung der gewünschten Ergebnisse bekommen, es klappt aber nicht immer.
Welche Ergebnisse bzw. Erkenntnisse habt Ihr aus Eurem Projekt gewonnen?
Wir haben keine allgemeingültige Würfelformel gefunden, die vorhersagbare Ergebnisse liefert.
Weil Würfel ein Massenprodukt sind und nicht sehr präzise angefertigt werden (außer die Dice-Würfel), verhält sich jeder Würfel anders.
Es scheint möglich zu sein, für einen bestimmten Würfel bei einer sehr großen Anzahl Probewürfen eine Lage zu finden, bei der eine gewünschte Zahl häufiger gewürfelt werden kann als andere. Das ist allerdings auch abhängig von der persönlichen „Würfeltechnik“ und tritt nicht zuverlässig jedes Mal ein.
Auch wenn wir die ultimative Würfeltechnik für uns nicht gefunden haben: wir sind jetzt wahrscheinlich fit in Wahrscheinlichkeitsrechnung!
Unser Fazit
Spiele nie mit jemandem, der dies alles weiß und seine eigenen Würfel mitbringt
- oder benutzte stets einen Würfelbecher!
Gibt es Ideen, Pläne für weiteres?
Nächstes Jahr wird zumindest Mika bestimmt wieder bei SchüEx mitmachen.
Projektname: Huch- ist das hier dunkel! Was es mit Dunkler Materie und Schwarzen Löchern so auf sich hat.
Projektteam: Mika Weßeler
Betreuer: Kirsten Schwarz-Weßeler
Projektpräsentation:
Wie kam es zu dem Projekt? Wer hatte die Idee? Warum habt Ihr Euch gerade für dieses Thema entschieden?
Schlagzeile im Mai 2007: "Hubble findet einen Ring aus Dunkler Materie." Die Bilder haben mich so beeindruckt, dass ich anfing, mich mit dem Thema Dunkle Materie zu beschäftigen.
Im Juni 2008 dann Weltuntergangsstimmung: „Werden durch das CERN Experiment schwarze Löcher erzeugt, die die Welt verschlingen können?“ Also habe ich mich nochmal mit dem Thema Schwarze Löcher beschäftigt und alles zusammengetragen, was ich zu diesen Themen weiß. Zuerst stellte sich die Frage: Was ist Dunkle Materie überhaupt und wie stößt man auf etwas, dass man nicht sehen kann. Über die Schwerkraftwirkung kommt man dann zur Frage, welche Objekte im Universum überhaupt in Frage kommen. Die Suche im Cern und die Methoden dabei habe ich als nächstes erforscht.
- Hubble findet Ring aus Dunkler Materie
Gab es besondere Herausforderungen, schwierige oder sehr spannende, begeisterte Phasen?
Mitte Oktober, als mein Projekt eigentlich schon druckreif war, hat Prof Kroupa von der Uni Bonn eine völlig neue Hypothese aufgestellt: Entweder die bisherigen Annahmen zur Dunklen Materie sind falsch, oder es gibt gar keine Dunkle Materie. Zu diesem neuen Aspekt, dem meine Arbeit fast zum Opfer gefallen ist, gibt es bisher noch keine weiteren Forschungsergebnisse.
Er hat dann aber auf meine email sofort geantwortet und mir geraten, am Thema zu bleiben.
Jetzt ist es gerade wieder ultraspannend, weil das Cern Experiment in den Osterferien geklappt hat. Allerdings konnte ich durch den Urlaub ohne Internet und Bücherei noch nichts weiter erfahren.
Mit welchen Hilfsmitteln, Werkzeugen habt Ihr gearbeitet (PC, Lerntagebuch, Videokamera, Teamkalender... oder anderes)?
Da ich allein gearbeitet habe, konnte ich meine Zeit auch frei einteilen. Alles, was ich zu dem Thema wußte, habe ich im Computer erstmal ungeordnet festgehalten, Manches musste ich auch nochmal nachlesen. Dann habe ich versucht es erstmal grob zu ordnen, dann immer weiter gekürzt unf gegliedert.
- Gravitationslinsen
- Cern Detektor für WIMPs
Wie waren die Reaktionen von anderen (Mitschüler, Eltern, Freunde, Menschen, für die Ihr Euch eingesetzt habt)?
Meine Mitschüler interessiert es nicht, meinen Freunden war es zu viel Physik und zu abstrakt. Also habe ich allein geforscht.
Was waren Eure ersten Eindrücke?
Ich habe viel zum Thema Sternentstehung gelernt, zur Entstehung des Weltalls, wie man das Alter des Weltalls nachweisen kann und wie man versucht theoretische Gedankengänge zu bestätigen. Auch zur Arbeit im CERN habe ich Informationen zusammengetragen. Sehr beeindruckt haben mich auch die Bilder, die man auf der NASA Seite im Internet finden kann.
Welche Ergebnisse bzw. Erkenntnisse habt Ihr aus Eurem Projekt gewonnen? Gibt es Ideen, Pläne für weiteres?
Vor Schwarzen MINI-Löchern im Cern habe ich keine Angst, weil ich ihren Ereignihorizont kenne und von der Hawking-Strahlung weiß. Das Thema fasziniert mich aber immer mehr, je mehr ich mich damit beschäftige. Prof. Kroupa wird neue Theorien durch Daten stützen, die weitere Entwicklung ist bestimmt spannend und ich werde sie genau verfolgen. Vielleicht gibt es ja gar keine dunkle Materie, dafür aber eine weitere Kraft, die auf weiter voneinader entfernte Körper wie die Anziehungskraft in der Nähe wirkt. Wer weiß...?