Projektideen aus 50 Jahren

Vom elektronischen Rechenautomaten über den solarbetriebenen Walkman und die Zauberformel gegen Mundgeruch bis hin zum 3-D-Rotationsdrucker – eine Auswahl spannender, außergewöhnlicher und kreativer Projektideen zeigt die große Vielfalt der Jugend forscht Arbeiten in den vergangenen 50 Jahren. Dabei waren die Projekte immer auch ein Spiegelbild der sich wandelnden Fragestellungen in Forschung und Wissenschaft.

Wie lassen sich chemische Insektenbekämpfungsmittel in Land-, Acker- und Waldboden abbauen?

Wie lassen sich chemische Insektenbekämpfungsmittel in Land-, Acker- und Waldboden abbauen?

Wie sich chemische Insektenbekämpfungsmittel in Land-, Acker- und Waldboden abbauen, interessierte die Gymnasiasten Volker Hahne und Theo Schwind. Sie stellten fest, dass bei bestimmten Mitteln die Bakterien nur vorübergehend zurückgehen.

Untersuchungen an den löslichen Proteinen von Eiklar

Untersuchungen an den löslichen Proteinen von Eiklar

Mithilfe von selbstentwickelten Analysen untersuchte Ulrich Limbach das Eiweiß der Eier von Hühnern, Tauben und Enten. Dabei stellte er fest, dass entgegen den Angaben in der Fachliteratur keine basischen Aminosäuren im Eiweiß von Hühnereiern nachgewiesen werden können. Zusätzlich zu seinen Analysen prüfte er die in der Literatur beschriebenen Verfahren und verbesserte sie. So gelang ihm beispielsweise eine Steigerung der Empfindlichkeit in der Entwicklungsmethode von Papierchromatogrammen.

Konstruktion einer parallaktischen Montierung und ihre Anwendung in der Astrophotographie

Konstruktion einer parallaktischen Montierung und ihre Anwendung in der Astrophotographie

Will man Gestirne fotografieren, muss man sehr lange belichten. Dabei dreht sich aber die Erde; auf dem Film entstehen Streifen und keine Lichtpunkte. Christoph Ryzlewicz wusste sich zu helfen: Er konstruierte eine parallaktische Montierung, die beim Fotografieren die Erdbewegung ausgleicht und so perfekte Bilder liefert.

Bau eines Hybridrechners und Konvergenzsatz für Iterationsverfahren

Bau eines Hybridrechners und Konvergenzsatz für Iterationsverfahren

Rolf Dürr und Albrecht Zartner bauten einen Rechner, der sowohl digitale als auch analoge Rechenelemente enthält. Durch diese Verbindung entstand ein Hybridrechner, der über wesentlich mehr Anwendungsmöglichkeiten verfügt als ein entsprechender Analogrechner. Ein solches Gerät fehlte bisher auf dem Lehrmittelmarkt, zudem ist es wesentlich günstiger als herkömmliche Systeme. Darüber hinaus gelang es ihnen, einen Konvergenzsatz zu beweisen, der für das Hybridrechnen, für kleine wie auch für große Rechner, allgemein von Bedeutung sein kann.

Die Entwicklung einer neuartigen Experimentierrakete

Die Entwicklung einer neuartigen Experimentierrakete

Die von den Jungforschern konstruierte Rakete ist 2,30 Meter lang und hat einen Durchmesser von 25 Zentimetern. Sie steigt 8400 Meter hoch und kostet ganze 1,90 DM. Der Clou dabei: Die Rakete besteht aus nichts anderem als Zeitungspapier.

Das Eiablageverhalten der Libellenarten des fränkischen Weihergebietes - Nachweis einer Entwicklungsreihe

Das Eiablageverhalten der Libellenarten des fränkischen Weihergebietes - Nachweis einer Entwicklungsreihe

Wolfgang Dreyer beobachtete und fotografierte das Liebesleben der vierzig im fränkischen Weihergebiet vorkommenden Libellenarten. Dabei konnte er eine von ihm aufgestellte Entwicklungsreihe belegen: Sie reicht vom primitiven Ablagetyp, bei dem das Libellen-Weibchen die Eier allein in schwimmende Pflanzenteile einsticht, bis zum hochentwickelten Ablegetyp, bei dem die Eier in freiem Flug über dem Wasser abgeworfen werden.

Gleichrichtereffekte an Membranen

Gleichrichtereffekte an Membranen

Fritz Mayer-Lindenberg hat in seiner Arbeit den Gleichrichtereffekt an Membranen untersucht. Ihn interessierte, ob eine halbdurchlässige Membran den Stromfluss in einem Elektrolyten ähnlich beeinflusst wie ein elektronischer Halbleiter: Der Strom kann nur in eine Richtung fließen. Da sich diese Gleichrichterwirkung an im Handel erhältlichen Membranfiltern nicht feststellen lässt, stellte er feinporige Niederschlagsmembrane her. Mit ihnen gelang es dem Jungforscher, die Vermutung experimentell zu bestätigen.

Gedanken zu einer Booleschen Algebra mit drei Rechenoperationen

Gedanken zu einer Booleschen Algebra mit drei Rechenoperationen

Ingo Dittmer hat in seiner Arbeit die mathematische Struktur der sogenannten Booleschen Algebra untersucht. Diese spielt in der Computertechnik und -programmierung eine wichtige Rolle, denn das abstrakte System aus speziellen Regeln legt die Gesetze fest, nach denen wir aus gegebenen Aussagen logische Folgerungen ziehen. Ein Computer muss also nach den Regeln der Booleschen Algebra funktionieren, wenn er logische Funktionen ausführen soll. Eine Boolesche Algebra besitzt zwei verschiedene Rechenoperationen, die den Verknüpfungen „und“ und „oder“ entsprechen. Der Jungforscher fragte sich, ob auch eine Boolesche Algebra mit drei verschiedenen Rechenoperationen denkbar ist und entwickelte dafür einen komplexen mathematischen Beweis. Sein Untersuchungsergebnis: Nein, das kann es nicht geben.

Eine neue Theorie der progressiven Abhängigkeit der konsonanten Schwingungsproportionen aufgrund binauraler Hörversuche und Modell eines Binauraltonspektrums

Eine neue Theorie der progressiven Abhängigkeit der konsonanten Schwingungsproportionen aufgrund binauraler Hörversuche und Modell eines Binauraltonspektrums

Hermann von Helmholtz fand heraus, dass wir den Klang einer Flöte von dem einer Klarinette oder Geige unterscheiden können, weil die Musikinstrumente außer den Schwingungen des Grundtons auch solche mit mehrfacher Frequenz erzeugen. Diese harmonischen Obertöne sind je nach Instrument verschieden stark in dem Schwingungsgemisch vertreten. Peter Ruzicka wollte nun wissen, was ein Mensch empfindet, der mit dem linken Ohr einen reinen, obertonfreien Ton hört und mit dem rechten Ohr einen ebensolchen Ton, jedoch einer anderen Frequenz, die zu der des ersten Tons in einem harmonischen Verhältnis steht. Bei seinen Experimenten fand der Jungforscher heraus, dass der Klang als „schwimmend, gedrückt, verwischend, verschmelzend“ beschrieben werden kann.

Nachweis der lichtgesteuerten Aktivität der Karausche durch neuartige Versuchsanordnung

Nachweis der lichtgesteuerten Aktivität der Karausche durch neuartige Versuchsanordnung

Wonach richtet sich die Aktivität von Fischen? Dieser Frage sind Bernhard Obele und Klaus Ascher anhand von Versuchen nachgegangen. Zum einen untersuchten sie die Fresszeiten von Fischen und widerlegten die unter Anglern verbreitete Meinung, dass es bestimmte Tageszeiten gibt, an denen Fische besonders fresslustig sind. Ihr Experiment mit dem Karpfenfisch Karausche belegt: Fische fressen, wann sie wollen. Zum anderen konnten die Jungforscher zeigen, dass abgesehen von den Fresszeiten der Tagesablauf eines Fisches streng geregelt ist und sie beispielsweise immer vormittags am lebhaftesten sind. Einen solchen sogenannten circadianen Aktivitätswechsel gibt es bei vielen Tieren, er wurde bislang aber noch nicht bei Fischen beobachtet.

Beiträge zur Biologie des Schwarzen Milans

Beiträge zur Biologie des Schwarzen Milans

Tagelang saß Bernd-Ulrich Meyburg auf Grunewaldbäumen, um das Leben des Schwarzen Milan zu studieren. Mit einer funkgesteuerten Kamera, die er in Horstnähe versteckte, machte er sich auf Foto-Jagd.

Untersuchungen zur Gipskristallbildung bei Pleuroaenium trabecula

Untersuchungen zur Gipskristallbildung bei Pleuroaenium trabecula

Günther Bahnweg ergründete, warum bestimmte Algen Gipskristalle in ihren Zellen entwickeln.

Untersuchung des Vitamin-C-Gehaltes der Gartenkresse

Untersuchung des Vitamin-C-Gehaltes der Gartenkresse

In diesem Projekt wurde der Vitamin-C-Gehalt der Gartenkresse unter verschiedenen Wachstumsbedingungen untersucht. Ein Resultat: Je mehr Dünger man hinzugibt, desto weniger Vitamin C ist vorhanden.

Astrofotografie, Fernrohrbau

Astrofotografie, Fernrohrbau

Werner Liesmann präsentiert ein sein selbst gebautes Fernrohr, mit dessen Hilfe er untersucht, wie sich die Empfindlichkeit fotografischer Schichten durch Unterkühlung steigern lässt. Mit der unterkühlten Astrokamera erzielt er Resultate von weit entfernten Sternen und Satelliten, die selbst Fachleute verblüffen.

Untersuchungen über das Helligkeitsfluktuations-Paradoxon des Beta-Persei-Systems

Untersuchungen über das Helligkeitsfluktuations-Paradoxon des Beta-Persei-Systems

Joachim Messer arbeitete über das Mehrfach-Sternsystem Beta-Persei (Algol). Dabei gelang es ihm mit eigens entwickelten Apparaturen und Methoden, unter Verbesserung der Entfernungsbestimmung, die Zahl der Komponenten als vier herauszufinden und die Systemkonstanten zu bestimmen.

Dressurversuche an Guppys (Lebistes reticulatus)

Dressurversuche an Guppys (Lebistes reticulatus)

Der Guppy ist einer der beliebtesten Süßwasser-Aquarienfische. Christa Dogs fand heraus, dass sie sich nicht nur sehr schnell vermehren, sondern dass sie auch durchaus imstande sind, Formen wie Dreiecke und Quadrate voneinander zu unterscheiden. Die Fische lassen sich so dressieren, daß sie sich in ihrem Verhalten nach bestimmten geometrischen Figuren richten, die man den Tieren in das Aquarium hängt.

Brechungsindex und Jodzahl

Brechungsindex und Jodzahl

Die Jungforscherin entwickelte eine Formel, mit der es wesentlich schneller als bisher möglich ist, die so genannte Jodzahl in Fetten und Ölen festzustellen. Das traditionelle Analyseverfahren, das unter anderem in der Lebensmittelindustrie eine Rolle spielt, erfordert einen Zeitaufwand von etwa anderthalb Stunden. Das Verfahren von Maria Willenborg liefert bereits nach zwei Minuten das Resultat.

Demonstrationsmodell eines Computers

Demonstrationsmodell eines Computers

Das von den Jungforschern konstruierte Modell ermöglicht es, die geheimnisvollen Vorgänge im Innern eines Computers allgemein verständlich darzustellen.

Ein Beitrag zur Ökologie von Dismidiaceen

Ein Beitrag zur Ökologie von Dismidiaceen

Günther Bahnweg verblüffte die Jury mit seiner Arbeit über eine Algenart, die im Gegensatz zur herrschenden Lehrmeinung steht, aber einwandfrei bewiesen ist. Der Jungforscher untersuchte in mehreren Teichen systematisch die Algenflora. Im Gegensatz zu der bisher vertretenen Annahme, dass Zieralgen vorwiegend in sauren, moorigen Gewässern auftreten, konnte er feststellen, dass in Wahrheit die Härte des Wassers für das Auftreten der Zieralgen entscheidend ist.

Kristalle - Aufbau, Züchtung und Verwendung

Kristalle - Aufbau, Züchtung und Verwendung

Anhand von Pappmodellen zeigt Jens Gramatzki den Aufbau verschiedener Kristallsysteme.

Planung und Bau eines elektronischen Rechenautomaten

Planung und Bau eines elektronischen Rechenautomaten

Theodor Hildebrand fand mechanische Relais-Rechengeräte, die an seiner Schule gebaut wurden, zu langweilig und beschloss, ein schnelles elektronisches Rechengerät nach dem Vorbild der industriellen Computer zu bauen. Nach 1200 Stunden Arbeit konnte er seinen schubladengroßen Elektronenrechner für die vier Grundrechenarten in der Schule vorweisen.

Untersuchungen zur Pupillomotorik des menschlichen Auges

Untersuchungen zur Pupillomotorik des menschlichen Auges

In der Arbeit der Jungforscher ging es zum einen um die Frage, welches die für den Pupillenreflex verantwortlichen Photorezeptoren sind. Dazu führten die Drei eine Reihe von Versuchen durch, die zeigten, dass im photopischen Helligkeitsbereich die Zapfen, im mesopischen Helligkeitsbereich Zapfen und Stäbchen die Photorezeptoren für die Pupillenmotorik sind. Zum anderen befasste sich die Gruppe mit dem so genannten Fechner'schen Paradoxon. Ihre Messungen ergaben, dass sich die Erweiterung der Pupille bei Erhöhung der Helligkeit durch eine zweite Lichtquelle nur dann einstellen, wenn bestimmte Winkelbedingungen gegeben sind. Bei bestimmten Winkelverhältnissen kommt es sogar zu einer Verengung der Pupille. Aus diesen Erkenntnissen ergeben sich möglicherweise medizinische Anwendungen, da etwa eine Pupillenerweiterung ohne Anwendung von Pharmazentica erreicht werden könnte.

Embryonal- und Jugendentwicklung der Ammonitengattung Amaltheus

Embryonal- und Jugendentwicklung der Ammonitengattung Amaltheus

Die beiden Nachwuchsforscherinnen präsentierten eine Entdeckung, die sie im Schutt von Straßenbauarbeiten gemacht hatten. "Haufenweise" fanden sie dort Versteinerungen von Muscheln und Tintenfischen. Sie stellten fest, dass die gängige Lehrmeinung über die Metamorphose der Tintenfische falsch sein muss. Ihre Entdeckung: Diese Tintenfische aus grauer Vorzeit schlüpften aus ihren Eiern nicht als Larven, sondern, wenn auch etwas später, gleich als organisch voll entwickelte Lebewesen.

Akustischer Farbdetektor für Blinde

Akustischer Farbdetektor für Blinde

Damit auch blinde Mitmenschen wissen, welche Farbe der Orangensaft im Regal des Supermarktes hat, konstruierte Andreas Gruhle einen akustischen Farbdetektor für Blinde. Nicht größer als eine Taschenlampe ist der Fühler, der je nach Farbe kurze, lange, knarrende oder klar Töne von sich gibt. Durch das Gerät kann Blinden der Zugang zu bislang verschlossenen Arbeitsbereichen eröffnet und ihre Integration in die Gesellschaft erleichtert werden.

Programmierung eines Computers zum Spielpartner für das Zwei-Personen-Strategiespiel "Serata"

Programmierung eines Computers zum Spielpartner für das Zwei-Personen-Strategiespiel "Serata"

Paul Erich Frielinghaus entwickelte ein Computerprogramm, das den Gegner bei einem bekannten Strategiespiel ersetzt. Er nennt das Spiel Serata, vielen mag es unter dem Namen Kalaha bekannt sein: Es handelt sich um eines der ältesten Spiele der Menschheit, das ebenso viele Namen wie Regeln kennt, eigentlich sehr einfach ist und doch unendlich viel Taktik erfordert. Zwölf Mulden werden mit Spielkugeln gefüllt, und schon kann es losgehen. Durch das geschickte Verteilen einer bestimmten Anzahl von Steinen, durch Füllen und Entleeren von Mulden muss versucht werden, dem Gegner alle Kugeln zu entwenden. Zahlreiche Weiterentwicklungen und Verbesserungen machten den Computer zu einem nur noch schwer besiegbaren Gegner. Zum Ablauf des Spieles ist kein anderes Hilfsmittel erforderlich. Über den Drucker wird das Spielfeld ausgedruckt. Der Zug des menschlichen Spielers wird vom Computer auf dem Spielfeld ausgeführt, nachdem der Spieler eine den Zug bezeichnende Ziffer eingegeben hat. Durch diese einfache Bedienung ist es jedem möglich, zum Serataspiel gegen den Computer anzutreten.

Entwicklung und Bau eines Klein-Computers mit handelsüblichem Fernseher als Datensichtgerät

Entwicklung und Bau eines Klein-Computers mit handelsüblichem Fernseher als Datensichtgerät

Der Jungforscher konstruierte ein Datensichtgerät, das mit einem normalen Fernsehapparat kombiniert werden kann. Als weitere Bausteine entwickelte er zum Programmieren ein Rechenelement mit Hilfe eines Taschenrechners und entwarf ein Gerät zur schnellen Datenspeicherung mit einem Kassettenrekorder. Der von Hans Rüffler konstruierte Computer kann Text- und Rechenprogramme ausführen und auch mit grafischen Figuren arbeiten.

Korrosionsuntersuchungen bei Gebrauchsmetallen in chlorhaltigen Wässern

Korrosionsuntersuchungen bei Gebrauchsmetallen in chlorhaltigen Wässern

Die beiden Jungforscher untersuchten in ihrer Arbeit den Einfluss von Chlor auf das Korrosionsverhalten einiger Gebrauchsmetalle in Leitungswasser und in einer Salzlösung, die Mehrwasser simulieren sollte. Sie benutzten dazu die zwar literaturbekannte, aber in Deutung und Auswertung anspruchsvolle Polarisationsmethode. Zusätzlich entwickelten sie selbstständig eine Durchflussmethode zur Ermittlung des Massenverlustes und stellten eine Reihenfolge der Korrosionsanfälligkeit bestimmter Metalle auf. Es konnte dabei eindeutig zwischen Metallen mit gleichmäßigen Oberflächenabtrag und solchen mit Lochfraß unterschieden werden.

EKS – Elektronische Klang-Synthese

EKS – Elektronische Klang-Synthese

Stephan Kronberg und Andreas Jankowsky entwickelten eine Alternative zu den handelsüblichen elektronischen Musikinstrumenten, wobei sie besonderen Wert auf eine natürliche Klangnachahmung nichtelektronischer Instrumente legten. Beim langsamen Abspielen einer Tonbandaufnahme stellten sie fest, daß trotz der veränderten Tonlage alle Instrumente eines Orchesters einwandfrei wiederzuerkennen waren. Mit Hilfe digitaler Speicher konnten die Jungforscher eben diesen Effekt erzielen, so dass das Klangbild der eingespeicherten Funktion voll erhalten bleibt.

Macht die Schule krank?

Macht die Schule krank?

Macht die Schule seine Schüler krank, fragte sich Folke Schriever. Mit Hilfe einer Befragung von 2014 Schülerinnen und Schülern analysierte er, ob und wodurch die Gesundheit einer ganzen Schülergeneration gefährdet ist. Er stellte fest, daß über 90 Prozent der befragten Schüler über Beschwerden wie beispielsweise Kopfschmerzen, Konzentrationsschwierigkeiten oder Kreislaufbeschwerden klagten, die mit der Schule zusammenhängen. Besonders stark tritt die Belastung in den höheren Jahrgangsstufen, an Gymnasien sowie bei Mädchen auf. Als Hauptursache geben die Befragten insbesondere zu wenig Sport in der Schule, Angst vor Klassenarbeiten und Zensuren oder den Umfang der täglichen Hausaufgaben an.

Konstruktion eines Superstrahlungslasers

Konstruktion eines Superstrahlungslasers

Ein Stickstofflaser ist kein alltäglicher Gaslaser, da er mit sehr hoher Leistung Impulse im ultravioletten Bereich abstrahlt. Klaus-Rüdiger Goebel konstruierte einen solchen Laser in aufwendiger Heimarbeit. Bemerkenswert ist, daß der Laser mit dem Stickstoff der Umgebungsluft arbeitet. Die Anregung dieses Stickstoffgases erfolgt dabei durch eine Hochspannungsentladung quer zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls. Neben dem Bau des Lasers untersuchte Klaus-Rüdiger zudem auch Funktionsweise und ungewöhnliche Phänomene, die bei der Nutzung auftreten.

Instinkte in der Werbung

Instinkte in der Werbung

Werbung dient der gezielten Beeinflussung der Konsumenten mit einem klaren Ziel: den Verkauf des Produkts. Aber wie genau funktioniert diese Beeinflussung? Setzt die Werbung auch Instinkte ein, um seine Produkte an den Konsumenten zu bringen? Katrin Meyer und Martin Bähr untersuchten rund 750 Werbeanzeigen und -plakate auf Auslöser für Instinkthandlungen. Dabei analysierten sie ihre Häufigkeit, ihr Beschaffenheit sowie ihre Wirkung. Die Jungforscher stellten fest, daß die gefundenen Auslöser tatsächlich eine Instinkthandlung beim Leser der Anzeige hervorrufen. Die Wirkung ist dabei weitgehend vom Alter, Geschlecht sowie von der Art des Auslösers abhängig. Katrin und Martin fanden aber auch heraus, daß es durchaus Werbeanzeigen gibt, die ohne solche Auslöser arbeitet und trotzdem große Wirkung hervorruft. So spricht beispielsweise gruppenspezifische Werbung die Interessen der Menschen an.

Berechnung stabiler Schwimmlagen homogener Körper mit quadratischem Querschnitt mit Hilfe elementarer mathematischer Methoden

Berechnung stabiler Schwimmlagen homogener Körper mit quadratischem Querschnitt mit Hilfe elementarer mathematischer Methoden

Gisela Anton untersuchte in ihrer Arbeit, warum schwere Holzbalken schräg, leichte dagegen waagerecht im Wasser schwimmen.

Untersuchung zum Verhalten des Regenwurms (Lumbricus terrestris) unter dem Einfluß der Schwerkraft

Untersuchung zum Verhalten des Regenwurms (Lumbricus terrestris) unter dem Einfluß der Schwerkraft

Wie orientiert sich eigentlich der Regenwurm, fragte sich Heidrun Ehri. Beobachtungen deuten auf eine Orientierung an der Schwerkraft hin, ein spezielles Schweresinnesorgan konnte jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Die Jungforscherin konnte zunächst feststellen, daß der Regenwurm auf die Schwerkraft reagiert. Anschließend untersuchte sie, ob die Borsten des Regenwurms möglicherweise als Schweresinnesorgan tätig sind. Heidrun beobachtete das Bewegungs- und Lageverhalten von Regenwürmern zunächst nach Stilllegung verschiedener Borstenreihen und -abschnitte sowie nach der Belastung einer bestimmten Borstenreihe. Die Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß den Borsten bei den Reaktionen auf die Schwerkraft eine wesentliche Bedeutung zukommt.

Genaue Strömungsmessung durch Ultraschall

Genaue Strömungsmessung durch Ultraschall

Theoretische Überlegungen haben den Jungforscher auf ein Messprinzip geführt, dass er durch den Bau einer übersichtlichen, funktionsgerechten Apparatur in die Tat umgesetzt hat. Die elektrische Einrichtung konstruierte er selbst.

Untersuchungen zum fu-Tumor bei Drosophila melanogaster

Untersuchungen zum fu-Tumor bei Drosophila melanogaster

Über vier Jahre lang waren Obstfliegen sein Leben. In dieser Zeit forderte Winfried Freund Zehntausend der Tiere von Forschungsinstituten in Australien, USA, den Niederlanden oder Finnland an und fütterte die Insektenvölker mit einem Nährbrei aus Maismehl, Zucker, Agar, Hefe und Wasser. Durch Züchtung und Kreuzung sorgte er dafür, dass die Tierchen am Eierstock einen Tumor bekamen, Diesen Tumor hat er unter dem Mikroskop untersucht, fotografiert und dabei festgestellt, das er nicht auf andere Gewebe übergreift.

Vergleichende entwicklungs- und verhaltensphysiologische Analyse der sozialen und solitären Larvalstadie von Aglais urticae und Inachis io

Vergleichende entwicklungs- und verhaltensphysiologische Analyse der sozialen und solitären Larvalstadie von Aglais urticae und Inachis io

Der Jungforscher präsentierte eine Arbeit über die Schmetterlingsarten Kleiner Fuchs und Tagpfauenauge. Er analysierte das Sozialverhalten ihrer Larven.

Ein Beitrag zur Verhaltensforschung bei Mäusen

Ein Beitrag zur Verhaltensforschung bei Mäusen

Die beiden Jungforscher testeten Mäuse unter anderem auf Intelligenz- und Kombinationsvermögen sowie Ortsgedächtnis.

Entwicklung und Bau einer Kamera mit 360° Bildwinkel und physikalische Untersuchungen daran

Entwicklung und Bau einer Kamera mit 360° Bildwinkel und physikalische Untersuchungen daran

Umweltverschmutzung - Gefahr für unser Trinkwasser

Umweltverschmutzung - Gefahr für unser Trinkwasser

Die Hamburger Flüsse sind schmutzig, der wissenschaftliche Befund lautet "erheblich verschmutzt". In diesem Zustand verliert das Wasser seine wichtigste Fähigkeit, die Selbstreinigung. Die Folgen: Das vergiftete Oberflächenwasser könnte in und um Hamburg durch das Erdreich in das Trinkwasser sickern und zu einer Lebensgefahr für die Einwohner der Stadt werden. Ob dieser Zustand bereits erreicht ist, wollte Wolfgang Oertel herausfinden. Nach über 2000 Arbeitsstunden und 1900 Einzeluntersuchungen des hansestädtischen Wassers kam er zu dem Ergebnis, dass auch das Grundwasser schon erheblich in Mitleidenschaft gezogen ist.

Über die Kausalität der crown-gall-Tumore

Über die Kausalität der crown-gall-Tumore

Der Jungforscher präsentierte eine Arbeit über Erkrankungen bei Pflanzen. Er infizierte Tomatenpflanzen mit Bakterien. Sein Ziel: Exakt zu ermitteln, welche biochemischen Vorgänge Geschwulste und Tumoren in Pflanzenzellen auslösen. Seine Erkenntnisse über Zellerkrankungen bei Pflanzen sollen auch Schlüsse über die Krebserkrankungen beim Menschen ermöglichen.

Methoden zur exakten astronomischen Farbwiedergabe

Methoden zur exakten astronomischen Farbwiedergabe

Norbert Vorstädt befasste sich mit der Farbfotografie der Sterne und baute dafür eine geeignete Konstruktion.

Bau eines schnellen binären Informationsspeichers mit Tunneldioden

Bau eines schnellen binären Informationsspeichers mit Tunneldioden

Der Jungforscher präsentierte ein selbst konstruiertes Speicherelement für Computer, das zweihundertmal schneller als die zu dieser Zeit verwendeten Modelle arbeitet.

Entwicklung eines Bestimmungsschlüssels für Farnpflanzen – sowohl im fertilen als auch im rein vegetativen Zustand

Entwicklung eines Bestimmungsschlüssels für Farnpflanzen – sowohl im fertilen als auch im rein vegetativen Zustand

Farnpflanzen, zu denen die Schachtelhalme, Bärlappe und Farne gehören, findet man in der Natur recht häufig, doch oft ist es gerade dem Anfänger nicht möglich, die genaue Art zu bestimmen. Die meisten Pflanzenbestimmungswerke enthalten zwar Bestimmungsschlüssel für Farnpflanzen, aber diese weisen genau wie spezielle Bücher über Farnpflanzen verschiedene Mängel auf: Sämtliche Bestimmungsschlüssel gelten nur für fertile, also Sporen tragende Farne, so dass sterile Pflanzen nicht bestimmt werden können. Zudem sind die Bestimmungstabellen oft zu knapp gehalten, und es fehlen hilfreiche Abbildungen. Um eine Farnpflanze genau bestimmen zu können, benötigte daher der Anfänger bislang mindestens ein Werk mit einem Bestimmungsschlüssel und einen Band mit Abbildungen. Diese Bücher sind jedoch meist unhandlich und teuer und deshalb für die Feldarbeit schlecht zu gebrauchen. Um hier Abhilfe zu schaffen, entwickelte Nele Wellinghausen einen neuen Bestimmungsschlüssel für Farnpflanzen. Er ist handlich und preiswert, und mit ihm lassen sich sowohl fertile als auch sterile Farnpflanzen im Felde leicht bestimmen. Den Schlüssel für sterile Farne erarbeitete sie sich selbst anhand eigener Beobachtungen sowie von Bild- und Herbarmaterial. Um die Bestimmung für Anfänger zur vereinfachen, fügte sie ihrem Schlüssel viele detaillierte Abbildungen bei. Einführende Kapitel über Bau und Lebensweise der Farnpflanzen sowie eine systematische Artenliste und Bastard- und Synonym-Register runden den Bestimmungsschlüssel ab und geben Hintergrundinformationen.

ST-NET – ein universelles Netzwerk für ATARI ST-Computer

ST-NET – ein universelles Netzwerk für ATARI ST-Computer

Für einen Computertyp, der noch neu auf dem Markt und nicht IBM-kompatibel ist entwickelte Pascal Merle die Software, die eine Vernetzung dieser Rechnertypen untereinander möglich macht. So ein Netzwerk ist nötig, wenn z. B. in einem Büro mehrere Rechner einen Laserdrucker gemeinsam nutzen wollen. Dieses Netzwerk ist außerdem im Unterricht hilfreich einsetzbar: Mit seiner Hilfe können beispielsweise zehn Schüler gleichzeitig auf den zehn Bildschirmen ihrer Rechner den Inhalt des einen Lehrerrechners betrachten. Den Jungforscher reizte diese komplexe Fragestellung, an die sich sogar der Computerhersteller noch nicht gewagt hatte. Doch Pascal Merle ist schließlich kein Anfänger mehr und fast ein Informatik-Profi. Zum sechsten Mal macht er bei Jugend forscht mit, und auf dem Bundeswettbewerb '87 belegte er den dritten Platz im gleichen Fachgebiet, in dem er jetzt wieder antritt. Das funktionierende Netzwerk nutzt der Jungforscher im normalen Computeralltag natürlich selbst. Aber Pascal hat auch in Richtung "künstliche Intelligenz" experimentiert. Mit Hilfe der Vernetzungen kann er das Verhalten von "Neuroden" simulieren. Diese Neuroden sind eine Art Gehirnzellen, die zwei Augen und zwei Motoren eines Fahrzeuges verbinden. Jedes Fahrzeug orientiert sich an einer Lichtquelle und verfügt selbst über eine Lichtquelle, so daß sie sich gegenseitig verfolgen können. Nur weil mehrere zusammengeschaltete Computer gleichzeitig "denken" sind sie auch genügend schnell, um eine solch schwierige Aufgabe zu meistern.

Schutzvorrichtung für Tischfräse

Schutzvorrichtung für Tischfräse

Die Schüler eines Berufsbildungszentrums – Schreiner in der Ausbildung – wissen aus eigener Erfahrung, wie nützlich Tischfräsen sind, mit denen Kanten und Schmalflächen bearbeitet, mit Profilen, Nuten, Zapfen, Falzen und Schlitzen versehen werden können. Sie wissen aber auch um die Unfallträchtigkeit dieser Maschinen. Es passiert zum Beispiel immer wieder, daß beim Fräsen die Hände abrutschen und in den offenen Messerbereich geraten. Die Sicherheitsvorkehrungen waren bisher unpraktisch und hinderlich – und wurden deshalb kaum angewendet. So kommt es in der Bundesrepublik pro Jahr etwa zu 1100 Unfällen durch die Tischfräsmaschine. Nun haben Stefan und Bernd eine Schutzvorrichtung entwickelt, die vollkommenen Unfallschutz gewährleistet, die Arbeit nicht behindert und vor allem so konstruiert ist, daß sie ständig montiert bleiben kann. Beim Fräsen kann der Messerbereich genau eingesehen werden. Trotzdem bleiben die Hände geschützt: Ein Kasten aus robustem Plexiglas, das Stöße und Schläge aushält, schirmt die scharfen Werkzeuge ab. Je nach Größe des Werkstücks ist dieser Kasten verstellbar, muß also nicht zum Umrüsten abgenommen werden.

Die Rotwangen-Schmuckschildkröte in der Aquarienhaltung – ein biologisches Porträt

Die Rotwangen-Schmuckschildkröte in der Aquarienhaltung – ein biologisches Porträt

Weil Reptilien im Vergleich zu Säugern oder Vögeln höhere Ansprüche an ihre Haltung stellen, befaßte man sich vermutlich bisher in der Forschung wenig mit dieser Tierklasse. Viele Forschungsversuche befinden sich daher noch in ihren Anfängen, vorliegende Ergebnisse sind meist lückenhaft und beziehen sich auf wenige Arten. Mit meiner Arbeit möchte ich einen weiteren Beitrag zur Biologie der Wasserschildkröten liefern sowie Methoden vorstellen, die es dem Pfleger ermöglichen, die Bedürfnisse seiner Tiere zu erkennen. Junge Schildkröten bevorzugen als Aufenthaltsort in Auswahlversuchen zwischen schwarz und weiß den dunklen Bereich des Beckens. Dabei hat die Färbung der Seitenwände einen größeren Einfluß als die Färbung des Bodens. Schildkröten können schwarz und weiß unterscheiden. Es wurde eine Methode eintwickelt, die es gestattet, Bevorzugung von Landteilen sowie Anzahl und Dauer von Landbesuchen festzustellen. Bei der Futtersuche spielt für Schildkröten der visuelle Reiz eine wichtige Rolle. Bei durchsichtigen Futterkästchen richteten die Schildkröten ihre Suchhandlungen direkt an das Futter, sie lernten bisher jedoch nicht, Futter auch in undurchsichtigen Kästchen zu suchen. Erste Ergebnisse lassen vermuten, daß die Schildkröten auf Farbsignale am Futterplatz dressiert werden können. Das Balzverhalten konnte ausführlich beobachtet werden. Die bisher angenommene Dominanz des Sexualgeruchs während der Paarungszeit und beim Erkennen der Partner und die vorrangige Bedeutung taktiler Reize beim Balzverhalten konnten in Frage gestellt werden. Die Feststellung, daß erst bei Kopfbewegungen weibliche Attrappen angebalzt werden, widerlegt die Aussage, daß das Weibchen bei der Balz passiv bleibt. Unter den beschriebenen Haltungsbedingungen konnten Rotwangen-Schmuckschildkröten erfolgreich gezüchtet werden.

Optimierung des Waschablaufes im computergesteuerten Geschirrspüler

Optimierung des Waschablaufes im computergesteuerten Geschirrspüler

Da in letzter Zeit in jedem größeren Haushalt ein Geschirrspüler anzutreffen ist, kommt ihm in der Umweltbelastung ein ähnlich großer Stellenwert zu, wie der Waschmaschine. Daher ist der Geschirrspüler Gegenstand unserer diesjährigen Arbeit. Da der Aufbau des Geschirrspülers dem der Waschmaschine ähnelt, konnten wir die im letzten Jahr gemachten Erfahrungen mit unserem Steuerungsinterface direkt anwenden. Auch im Geschirrspüler geht das übliche Spülprogramm nicht ausreichend auf die einzelenen Faktoren ein. Ein Programm für einen optimierten Spülablauf muß die Faktoren Art, Menge und Verschmutzungsgrad des Spülgutes berücksichtigen und Spülmittel, Temperatur und Mechanik danach berechnen. Allein durch eine erweiterte Einweichphase läßt sich bei normaler Verschmutzung eine erhebliche Reduzuierung des Spülmitteleinsatzes erreichen. Dieses vermindert natürlich auch die Belastung des Wassers. Ein weiterer Faktor, der zur Entlastung der Umwelt beiträgt, ist die Verwendung von Warmwasser, das in der Heizungsanlage effektiver aufgeheizt wird als mit elektrischer Energie.

Berufsdermatosen – Ursachen und Abhilfe

Berufsdermatosen – Ursachen und Abhilfe

Heute stehen die Hauterkrankungen noch vor der Lärmschwerhörigkeit und der Staublunge an der Spitze der Berufskrankheiten. Wenn die Haut im Beruf durch den Kontakt mit chemischen Reizstoffen sehr entfettet wird und austrocknet, können plötzlich so genannte allergische oder entzündliche Dermatosen entstehen, die viele Betroffene sogar zum Berufswechsel zwingen. Auf der Suche nach den Gründen dafür, warum sich die Menschen in den entsprechenden Berufen wie etwa Friseurinnen oder Bauarbeiter nicht besser vor derartigen Erkrankungen schützen, stießen John Sobeck und Sibylle Gaisser auf verschiedene Ursachen. Vielen ist die Gefährdung ihrer Haut gar nicht bekannt. Anderen ist die Anwendung von Hautschutzmitteln zu umständlich, oder man stört sich an ihrem Geruch. Schließlich testeten die beiden eine Reihe von Hautschutzpräparaten auf ihre Schutzwirkung. Dabei fanden sie heraus, dass es zwischen den verschiedenen Präparaten enorme Qualitätsunterschiede gibt, wobei die so genannten Universalcremes in der Regel schlechter abschnitten als die "Spezialcremes". Oft lösten sich die Cremes in den Schadstoffen sogar auf, und auch stark fettende Cremes boten keinen besseren Schutz gegen das Eindringen der Substanzen. Die beste Möglichkeit zur Vermeidung solcher Dermatosen läge einfach darin, die schädlichen Stoffe in der Berufswelt durch weniger schädliche Substanzen zu ersetzen, meinen die beiden Jungforscher. Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg. Schließlich sind von etwa 6000 chemischen Verbindungen an den Arbeitsplätzen mit möglicher Schadenswirkung auf die Haut gerade einmal einige hundert auf ihre dermatologische Gefährlichkeit untersucht.

Die Würfelmaschine, ein Roboter, der den Zauberwürfel (Rubik's Cube) aus jeder Stellung vollkommen selbständig in die Ausgangslage zurückbringt

Die Würfelmaschine, ein Roboter, der den Zauberwürfel (Rubik's Cube) aus jeder Stellung vollkommen selbständig in die Ausgangslage zurückbringt

Wer kennt ihn nicht, den verflixten Zauberwürfel, nach seinem Erfinder "Rubik's Cube" genannt. Wie viele Menschen haben schon Tage und Wochen damit zugebracht, das verdrehte Ding in seine Ausgangsposition zurückzubringen. Über solche verzweifelte Anstrengungen können die Brüder Daniel und Felix Scharstein nur lächeln. Sie haben einen Computer zur Würfelkorrekturmaschine umgebaut, die den Cube aus jeder beliebigen Stellung in die Ausgangslage zurückbringt. Und so funktioniert die Maschine: Legt man den Würfel in spezielle Greifer, bestimmen Farbsensoren als erstes die Position der einzelnen Elemente. Dann errechnet der Computer in Sekundeschnelle die nötigen Operationen zur Wiederherstellung der Ausgangsposition. Anschließend setzen sich die Greifgelenke in Bewegung und drehen den Würfel Schritt für Schritt in die Endstellung zurück.

Histochemischer Nachweis von Schwermetallen im Phytoplankton

Histochemischer Nachweis von Schwermetallen im Phytoplankton

Ein "schwarzer Niederschlag" in den Zellen von Wasserpflanzen kann Auskunft über den Grad der Schwermetallbelastung geben – dann nämlich, wenn unter dem Lichtmikroskop Natriumsulfid (Na2S) zugegeben wird. Mit dieser Methode untersuchte Astrid Gosch verschiedene Organismen auf Blei, Eisen, Nickel und Kupfer – Organismen, die sie einem kleinen Teich neben einer Gießener Schule entnommen hatte – unweit einer verkehrsreichen Straße. Das Feuchtbiotop war also ständig den Abgasen der Autos ausgesetzt. Besonders eindrucksvoll war die Anreicherung bei den Stachelbeer- und den Kragen-Flagellaten. Hier war der "Niederschlag" so tiefschwarz, daß selbst im Mikroskop kein Lichtstrahl mehr hindurchdringen konnte. Weitere Versuche mit Algen aus dem Schulgartenbecken haben ergeben, daß zum Beispiel das Schwermetall Blei bevorzugt in kalkhaltigen Ablagerungen von Algen, Moosen und höheren Wasserpflanzen angereichert wird – und zwar zunächst an den Zellwänden und später erst im Zellinnern. Astrid Gosch machte sich auch Gedanken zur Reduzierung von Schwermetallen in unseren Gewässern. "Da zum Beispiel die Zellwand der Alge Chladophora zum größten Teil aus Zellulose besteht", so schildert sie ihren Versuch, "habe ich Wattefasern in Bleilösung getaucht und dabei festgestellt, daß bereits nach drei Stunden soviel Blei angereichert worden war, daß es sich unter dem Mikroskop nachweisen ließ. Diese besondere Fähigkeit der Zellulose könnte bei der Reinigung von bleibelasteten Gewässern möglicherweise einmal Verwendung finden."

Theorie und Praxis des Ruderns

Theorie und Praxis des Ruderns

Mehr noch als in anderen traditionellen Sportarten ist im Rudern der Erfolg von Erkenntnissen und Ausnutzung physikalischer Vorgänge abhängig. Christoph und Martin, beide schon lange mit dem Problem optimalen Ruderns befaßt, haben in ihrer neuesten Arbeit eine Theorie entwickelt, die den idealen Bewegungsablauf in diesem viel betriebenen Wassersport zu bestimmen und insbesondere die Technik eines Ruderers zu beurteilen vermag. Für den praktischen Einsatz haben die Jungforscher zudem ein System entwickelt, an das bis zu neun Meßsensoren angeschlossen werden können – völlig ausreichend, um auch einen Achter vollständig zu vermessen. Noch auf dem Wasser, nämlich im Boot, werden die Meßdaten elektronisch aufbereitet und gespeichert. An Land werden diese Daten dann in den Computer gelesen, von diesem verarbeitet, gespeichert und schließlich je nach Anfrage ausgewertet.ge, die Technik von Rudersportlern in der Praxis zu analysieren. Dabei wird etwa ein Achter mit bis zu neun Messsensoren ausgestattet und die gewonnenen Daten im Boot auf einer Kassette gespeichert. An Land werden diese Daten mit einer von den Jungforschern entwickelten Interfacekarte in einen Computer übertragen und dort nach verschiedenen Gesichtspunkten ausgewertet.

Bodenuntersuchungen im Wilhelmsfelder Centwald

Bodenuntersuchungen im Wilhelmsfelder Centwald

Nicht nur über das Waldsterben klagen wollten Marion und Yvonne, sondern beim Aufspüren der Ursachen selbst helfen. Sie ließen sich vom heimischen Forstamt ein mit verschiedenen Baumarten aller Altersklassen bewachsenes Waldgebiet zuweisen, das sich über einen Hügel erstreckt und einseitig besonders stark vom Waldsterben befallen ist. Hier haben sie sich mit Kompaß und Karte, ihrer Planskizze entsprechend und bis zu 70 Zentimeter tief bohrend, durch den Wald gearbeitet, haben auch im Winter, bei Schnee, nochmals Proben entnommen und die Werte dann ermittelt. Am Südwesthang – der Wetterseite ihres Berges – fanden sie eine Versauerung des Bodens, die sie auf die Drift zurückführen, denn gleich hinter der Bergkuppe, im Windschatten, geht dieses Phänomen etwas zurück. Das gilt aber nur für den Bereich, der über der Nebelzone auf dieser anderen Seite liegt. Der Hang begrenzt dort ein häufig vom Nebel heimgesuchtes Tal – und da sind dann die Werle noch erschreckender, der pH-Wert noch mehr abgefallen. Die Mädchen führen das auf den Nebel zurück, der immer lange über dem Gebiet liegt und eine höhere Schadstoffkonzentration hat als Regen. Dadurch ist die Umweltbelastung hier noch höher als an der anderen Hangseite – der saure Nebel führt zu verstärktem Waldsterben.

Entwicklung und Bau eines Digitalisierungsgerätes sowie erste einfache Anwendungen

Entwicklung und Bau eines Digitalisierungsgerätes sowie erste einfache Anwendungen

Dass der Forschungsdrang von Jugendlichen nicht nur in Richtung ausgeklügelter Informatik-Finessen geht, sondern damit verknüpft auch wirtschaftliche Rentabilität anstrebt, beweist Per aus Rendsburg mit der Entwicklung und Herstellung eines Digitalisiergeräts. Mit diesem Apparat, der Computer in die Lage versetzt, Videosignale abzutasten, produzierte der 18-jährige Schüler den Kernteil eines zugleich preisgünstigen und leistungsstarken Eingabekonzepts. Damit es funktioniert, benötigt man nicht mehr als eine Videokamera und einen handelsüblichen Tischrechner. Die Anwendbarkeit ist vielfältig, lassen sich doch die optischen Eingaben zur Kontrolle und Analyse verschiedener Vorgänge im täglichen Leben einsetzen. Die rechnergesteuerte Überwachung von Arbeitsprozessen oder die Verwirklichung einer Lesehilfe für Blinde sind nur zwei Beispiele von vielen, die der junge Mathematiker mit seiner Erfindung preiswert ermöglicht.

Photometrische Suche nach neuen Delta-Scuti-Sternen

Photometrische Suche nach neuen Delta-Scuti-Sternen

Durch den Bau eine Photometers angeregt, wurden die Möglichkeiten des Systems an den kurzperiodischen Delta-Scuti-Sternen getestet. Es konnte gezeigt werden, dass bei optimaler Ausnutzung der gegebenen Möglichkeiten auch der Amateurastronom Delta-Scuti-Sterne beobachten kann.

Entwicklung eines umweltfreundlichen Mittels zur Bindung von Mineralölen auf Gewäsern

Entwicklung eines umweltfreundlichen Mittels zur Bindung von Mineralölen auf Gewäsern

Ziel meiner Arbeit war es, ein Bindemittel für Mineralöl auf Gewässern zu finden. Es sollte wirksam, ökologisch unbedenklich, billig und einfach herzustellen sein. Außerdem mußte es leicht anzuwenden und zu entsorgen sein. Ich stieß bei der Suche auf Sägemehl, das zwar Öl bindet, aber auf Wasser nicht schwimmt, da es sich damit vollsaugt und durch verschiedene Kräfte unter Wasser gedrückt wird. Der Versuch der Imprägnierung mit Silikonöl verbesserte die Schwimmfähigkeit, aber das Sägemehl ging nach kurzer Zeit immer noch unter. Daraufhin probierte ich, es mit hydrophobem Siliciumdioxid (Aerosil R 972) zu umhüllen, das tatsächlich ab einer Konzentration von 3,4 Prozent im Bindemittel das Sägemehl unbenetzbar und somit unsinkbar machte. Die Aufsaugfähigkeit für Öl war bei dem mit Aerosil präparierten Sägemehl vermindert, aber noch ausreichend. Dann überprüfte ich die Wirksamkeit des Bindemittels an einem biologischen Modell, wozu ich Mückenlarven wählte. Als Möglichkeiten zur Beseitigung oder Aufarbeitung von gebundenem Öl gibt es die direkte Verbrennung oder die teilweise Rückgewinnung des Öls durch Extraktion mit Petroläther und anschließender Destillation. Zur Heizung der Destillationsanlage kann das Sägemehl mit dem darin verbliebenen Restöl verwendet werden. Auf Grund der Versuchsergebnisse halte ich das präparierte Sägemehl durchaus für geeignet zum Einsatz in der Praxis.

Hemmung von Polyphenoloxydasen (EC 1.14.18.1)

Hemmung von Polyphenoloxydasen (EC 1.14.18.1)

"Was ist des Apfels Kern?" lautet das Motto des diesjährigen Jugend forscht-Plakates. Das regte Dagmar Schreiber nicht nur zum Mitmachen an, sondern der aufgeschnittene Apfel lieferte auch das Forschungsthema: Warum färbten sich Äpfel an Schnittstellen braun, und was hilft gegen diese bei Köchen so unbeliebte Färbung? Die Medizinstudentin wurde durch Literaturstudium schnell fündig. Die Braunfärbung ist das Resultat eines Oxidationsprozesses; dieser wird in Gang gesetzt, wenn durch Schneiden, Pressen oder Zerkleinern die Zellen des Apfelgewebes zerstört und so ein Enzym (Polyphenoloxidase) mit seinen Substraten zusammengebracht wird, von denen es vorher räumlich getrennt war. Die vielen gebräuchlichen Hemmstoffe (z.B. Silbernitrat) erschienen Dagmar gesundheitlich zumindest bedenklich. Deshalb machte sie sich auf die Suche nach einem gesünderen Hemmstoff. Als Dagmar mit dem isolierten Enzym photometrische Tests durchführte, entdeckte sie – mehr zufällig – einen Stoff, der auf einfache und preiswerte Art das Braunwerden verhindert und in unserem Stoffwechsel vorkommt: das Kochsalz. Äpfel, die Dagmar mit einer Reibe zerkleinert und mit 0,2 prozentiger Kochsalzlösung vermischt hat, bleiben auch nach 45 Minuten Standzeit bei Zimmertemperatur appetitlich hell und das ohne Geschmacksveränderung. Die Studentin vermutet, daß die mit Kochsalzlösung behandelten Äpfel nicht nur besser aussehen, sondern auch gesünder sind. Denn ohne die für die Braunfärbung verantwortliche Oxidation behalten die Äpfel einen höheren Vitamin C- und Aminosäuregehalt.

SASCHA – Ein System zur Analyse von Sprachschall (sprachverstehender Computer)

SASCHA – Ein System zur Analyse von Sprachschall (sprachverstehender Computer)

Dierk Schleicher, der beim Tüfteln auf das Thema Spracherkennung durch Computer aufmerksam wurde und nicht mehr davon loskam, setzte sich das ehrgeizige Ziel, ein "System zur Analyse von Sprachschall" (kurz SASCHA genannt) zu entwickeln. Und zwar mit einfachen Mitteln und so kostengünstig, daß einer breiten Anwendung der Preis nicht mehr im Wege steht. Der Abiturient baute zunächst eine Schaltung, die das vom Mikrophon kommende Lautsignal über eine Frequenzanalyse und durch Umwandlung in Gleichspannungen für den Computer erfaßbar macht. Der Jungforscher fand heraus, daß jeder Laut durch Frequenzmessungen auf nur acht unterschiedlichen Kanälen eindeutig zu bestimmen ist. In einem ersten Schritt mußte SASCHA nach einem Programm von Dierk jeden Laut in zwei Sekunden 2000mal durchmessen und so das typische Lautmuster ermitteln und abspeichern. Nachdem SASCHA auf diese Weise das Lautalphabet begriffen hatte, konnte er mit diesem Wissen und unterstützt durch ein weiteres Programm jeden neu gesprochenen Laut durch Vergleich erkennen. SASCHA hatte hören gelernt. Kostenpunkt dieses ausbaufähigen Systems: nur 400 Mark. Zur Zeit unterscheidet SASCHA sehr sicher über ein Dutzend von Dierk gesprochene Laute und erkennt etwa 25 Stück. Auch die Zahlen Null bis Neun kann SASCHA verstehen. Dierk hat diese Hörfähigkeit genutzt und als Anwendungsbeispiel ein Behindertentelefon gebaut: Die Nummer wird diktiert, und der hörende Computer wählt direkt.

Chondrilla juncea L. – ein Art-Portrait

Chondrilla juncea L. – ein Art-Portrait

Der lange Weg der großen weißblühenden Pflanze Chondrilla Juncea von Asien nach Amerika, Australien und Europa bis in ein Sandgebiet bei Mainz ist das Thema, der 18-jährigen Mignon Ensgraber. Sie beleuchtet die Geschichte der Pflanze, die in der Vergangenheit nicht nur die Biologen interessierte: Bereits vordem Zweiten Weltkrieg wurde das Gewächs von den Russen wegen seines Gummigehaltes genau untersucht und auf Verwertbarkeit geprüft. In Australien, fand Mignon heraus, führte Chondrilla Juncea wegen ihrer raschen Vermehrung und Widerstandsfähigkeit gegen Unkrautbekämpfungsmittel zu wirtschaftlich relevanten Verlusten bei der Weizenernte. Erst in den letzten Jahren gelang es dort durch einen aus dem Mittelmeerraum importierten natürlichen Feind, einer Pilzart, die weitere Ausbreitung zu verhindern. Die umfangreiche Arbeit – übrigens die erste zusammenfassende wissenschaftliche Darstellung über die interessante Pflanze – ergänzt die 18-jährige Schülerin mit eigenen mikroskopischen Untersuchungen über Aufbau und Eigenschaften von Chondrilla Juncea.

Vierfarbige Probleme. Nachbargebiete und Kartenfärbung in drei und mehr Dimensionen

Vierfarbige Probleme. Nachbargebiete und Kartenfärbung in drei und mehr Dimensionen

Günter M. Ziegler untersuchte, wie konvexe Polyeder verschiedenen Typs im drei- oder höherdimensionalen Raum aneinandergelagert erscheinen können: Wie viele können sich gleichzeitig gegenseitig berühren? Mit wie vielen Farben kann man die Polyeder so färben, dass keine zwei gleichfarbigen auf einer Fläche aneinander stoßen? Dem Jungforscher gelang es in seiner Arbeit mit bemerkenswerter geometrischer Intuition und mit ausgereiften prophentheoretischen Techniken, einige interessante Abschätzungen von Färbungszahlen herzuleiten.

Kaufgewohnheiten am Kiosk und Verbesserungsvorschläge

Kaufgewohnheiten am Kiosk und Verbesserungsvorschläge

Nur wenn man weiß, wo der Schuh drückt, kann man dem auch abhelfen. Das muß wohl das Motto zweier junger Damen gewesen sein, die die Kaufgewohnten am Kiosk von Lohn- und Gehaltsempfängern in ihrer Firma untersuchten, um daraus Verbesserungsmöglichkeiten abzuleiten. Dagmar Gaul und Dagmar Hagbauer beobachteten das Kaufverhalten von Mitarbeitern der Firma, in der sie selbst einen Arbeitsplatz haben. Zu diesem Zweck führten sie einerseits Strichlisten, um festzustellen, welche Artikel zu welcher Tageszeit bevorzugt gekauft wurden, und andererseits baten sie die Käufer, Fragebogen zu beantworten, um deren Wünsche, Beschwerden, Gewohnheiten und Verbesserungsvorschläge zu erforschen. Die Untersuchungen der beiden Jungforscher, die ihre Arbeit beim Wettbewerb Jugend forscht einreichten und damit für das Fachgebiet "Verbesserungen für die Arbeitswelt" Landessieger in Bayern wurden, förderte eine ganze Reihe von Verbesserungen zutage. So wollten z. B. mehr als zwei Drittel aller Käufer, daß Gebäck hygienischer angeboten werden sollte und sieben von zehn Käufern wollten auf allen Verpackungen Preis- und Gewichtsangaben. Ebenfalls mehr als zwei Drittel der Kunden wünschten ein vergrößertes Angebot und mehr als die Hälfte durchgehende Öffnungszeiten.

Der Nachweis von interstellarem Staub

Der Nachweis von interstellarem Staub

In seiner Arbeit versuchte Nicolaus Steenken, mit einfachen Mitteln einen eindeutigen Nachweis von interstellarem Staub zu erbringen. Er verwendete dabei eine handelsübliche Kamera, Farbfilter und entsprechendes Filmmaterial. Der Jungforscher untersuchte mit Hilfe von selbstgewonnenen Sternfeld-Aufnahmen in zwei Spektralbereichen eine statistische Sternmenge. Es gelang ihm, eine Rötung der Sterne des Sternfeldes, in dem interstellarer Staub vermutet worden war, nachzuweisen. Auch die Kontrolle seiner Ergebnisse mit einer schon von Max Wolf entwickelten Methode lieferte einen deutlichen Hinweis auf interstellaren Staub.

Erweiterung der Möglichkeiten eines Lichtmikroskopes

Erweiterung der Möglichkeiten eines Lichtmikroskopes

Gerd Stümer und Dieter Leupold präsentierten eine neue Methode zur Erweiterung des Anwendungsbereichs von Lichtmikroskopen. Diese ermöglicht es vor allem, die Tiefenschärfe derartiger Mikroskope über die 200-fache Vergrößerung hinaus zu erhöhen. Der Lösungsweg der Jungforscher: Sie versetzen das Untersuchungsobjekt in eine permanente Schwingung, die sie durch einen Lautsprecher realisieren, auf dessen Membrane das Präparat fixiert wird. Das Objekt kann dadurch schwingen, ohne dass die Gefahr einer seitlichen Versetzung besteht. Die Koppelung von Stroboskop und Schwinger ist jedoch notwendig, um genau definierte Schärfenebenen und somit ein ruhiges, stehendes Bild zu erhalten.

Bestimmung der Gravitations-Konstanten aus zwei Schwingungsdauern

Bestimmung der Gravitations-Konstanten aus zwei Schwingungsdauern

Die Gravitationskonstante kann mit handelsüblichen Geräten, wie sie für Experimentalzwecke auch in Schulen verwendet werden, nur sehr ungenau bestimmt werden. Das liegt an den Umweltbedingungen, an den bisher verwendeten Meßverfahren und an der Konstruktion der Gravitationswaagen selbst, die zu geringe Schwingungsdauern haben. Das ließ zwei Berliner Schülern keine Ruhe: Matthias Schulze und Stefan Jacob haben für ihr neues Meßverfahren ein Gerät gebaut, das nicht viel kostet und trotzdem den auf dem Markt befindlichen Gravitationswaagen überlegen ist. Die sonst üblichen Kugeln ersetzten sie der Fertigungsgenauigkeit wegen durch Zylinder, in ihrer Schule liehen sie einen Laser und eine Stoppuhr für ihre Messungen aus; jede Messung dauerte rund eine dreiviertel Stunde. Dreißig Mal zeichneten die Schüler solche Messungen in Zahlenreihen auf und programmierten die Auswertung ihrer Messungen in eigener Regie. So kamen sie zu einem Mittelwert, der auf 0,45 Prozent genau ist – weit besser als sonst bestimmbar. Und das ganze hatte nur 130 DM an Material gekostet!

Raumluftüberwachung an Arbeitsstätten

Raumluftüberwachung an Arbeitsstätten

Es gibt Gefahren, die der Mensch nicht wahrnehmen kann. Dazu gehören giftige Gase. Petra Haensler experimentierte mit gasspezifischen Sensoren und entwickelte ein handliches Messsystem, das neun unterschiedliche Stoffe erfassen kann, darunter extrem giftiges Ammoniak und Kohlenmonoxid. Das Gerät ist für eine stationäre Luftüberwachung in Garagen, Tunneln oder Arbeitsräumen geeignet, kann aber auch als mobiles Spürgerät Dienst tun.

Entwicklung eines Identifikationssystems gleichartig verpackter Produkte für Blinde

Entwicklung eines Identifikationssystems gleichartig verpackter Produkte für Blinde

Erbsen oder Bohnen? Einem Sehenden genügt ein Blick auf das Etikett, um den Inhalt der Konservendose festzustellen. Blinde oder stark sehbehinderte Personen haben diese Möglichkeit nicht. Verfahren, die die Blindenschrift nutzen, erschienen Daniela Kola und Katrin Förster nicht bedienerfreundlich genug. Sie entwickelten ein Identifikationssystem auf der Basis eines Sprachspeicherchips. Bereits beim Einkaufen kann der Blinde mit einem Mikrofon einen Text zum jeweiligen Produkt abspeichern. Ein Indikator verbliebt an der Dose und kann jederzeit wieder abgespielt werden. Zusätzlich können weitere Angaben, wie zum Beispiel das Haltbarkeitsdatum oder Einnahmevorschriften bei Medikamenten auf dem Chip konserviert werden.

Rechnergestützte Optimierung einer Maschinenstraße

Rechnergestützte Optimierung einer Maschinenstraße

Die optimale Nutzung von Bearbeitungsmaschinen mit Rechnerunterstützung haben sich Claas Rosebrock und Stefan Burkhardt zum Ziel ihrer Arbeit gemacht. Dazu haben sie ein Programm entwickelt, das für eine Verkettung von vier Maschinen eine optimale Bearbeitungsfolge für bis zu acht verschiedene Werkstücke ermittelt. Am Beispiel eines funktionsfähigen Modells einer solchen Fertigungsanlage konnten die Jungforscher nachweisen, dass ihr Programm wirkungsvoll arbeitet und damit zu Zeiteinsparungen im Fertigungsprozess führt.

Habitatuntersuchungen am Beispiel des Ziegenmelkers (Caprimulgus europaeus)

Habitatuntersuchungen am Beispiel des Ziegenmelkers (Caprimulgus europaeus)

Jetzt ist er wieder da: der Ziegenmelker. Seit über 20 Jahren aus dem Landkreis Stade verschwunden, wurde er 1995 wieder entdeckt. Bisher gibt es nur wenige Veröffentlichungen über die Ökologie dieses Vogels. Julia Sohnemann und Miryam Fischer beschlossen, Abhilfe zu schaffen. Bei ihren nächtlichen Studien lockten sie die Ziegenmelker mit einer selbstgebauten akustischen Attrappe an und "verhörten" sie. Zusätzlich wurde die Pflanzensoziologie im Untersuchungsgebiet sowie das Nahrungsspektrum des Vogels erkundet. Dieses Gebiet, in dem 4 Revierpaare in durchschnittlich 20 ha großen Habitaten leben, erwies sich als "Optimalhabitat". Dabei sind wesentliche Faktoren erfüllt: Die Störungsfreiheit und ein großes Insektenangebot. Seit drei Jahren ist dort die Ziegenmelkerpopulation stabil geblieben und die beiden Ornithologinnen meinen: Das Naturschutzgebiet "Hohes Moor" bietet sowohl Regenerations- als auch Entwicklungspotential für den Ziegenmelker.

Wirkt iso-Guanin während der Replikationsphase von Viren selektiv mutagen?

Wirkt iso-Guanin während der Replikationsphase von Viren selektiv mutagen?

Ein Virus, der kleinste, nichtzellige Erreger, ist sehr wandlungsfähig und schwer bekämpfbar. Es besteht lediglich aus Eiweiß und einem einzigen Typ von Nucleinsäure. Die winzigen Überlebenskünstler können sich allerdings nur in einer Wirtszelle vermehren, d.h. teilen. Während der Teilung unterlaufen dem Virus nun häufig Fehler. Hier liegt die Chance für einen neuen Ansatz zur Virusbekämpfung: Eine Substanz, die Fehler in dem Maße auslösen kann, dass das Virus keine lebensfähigen Nachkommen mehr produzieren kann. Oliver Hantschel, Kai Krüger und Nicole Stroh haben versucht, Viren während ihres Teilungsprozesses zu überlisten, indem sie eine solche Substanz (iso-Guanin) in den Erreger einschleusten. Iso-Guanin zeigte die erhoffte Wirkung: es wirkt auf einen bestimmten Virentyp hemmend und verursacht Mutationen, ohne dabei die Wirtszelle anzugreifen.

Untersuchungen über die endogene Blührhythmik bei Calendula officinalis L.

Untersuchungen über die endogene Blührhythmik bei Calendula officinalis L.

Auch bei Dauerlicht schließen und öffnen Ringelblumen ihre Blüten. Allerdings wird die Zeitspanne dazwischen allmählich immer länger. Nach zwei Tagen hat die Pflanze Tag und Nacht vertauscht: Wenn's draußen hell ist, sind die Blüten im Dauerlichtzimmer zu. Das hat Annette Lude aus Tübingen beobachtet. Schon sieben Jahre widmet sie diesen Korbblütlern ihre Aufmerksamkeit. Dabei kam auch heraus, dass die Pflanzen ihren Rhythmus mit dem Alter verändern und ihre Blüten auch in der Vase öffnen und schließen.

Natural Pulping – Alternative und umweltfreundliche (Papier-)Zellstoffherstellung

Natural Pulping – Alternative und umweltfreundliche (Papier-)Zellstoffherstellung

Viele Bauern wissen nicht so recht, wohin mit dem Stroh. Manche verbrennen es einfach. Dabei ließe sich dieses enorme Potential an Zellstoff – jährlich zig Millionen Tonnen hierzulande – viel besser nutzen, meint Sven Siegle. Er demonstrierte, dass sich aus den Getreidehalmen mit einem umweltfreundlichen Verfahren eine hochwertige Zellulose gewinnen läßt. Auch das daraus hergestellte Papier kann sich sehen lassen: Es ist von ähnlicher Güte wie herkömmliche, aus Holz gewonnene Produkte.

Modell zur möglichen Fortbewegung von Archaeopteryx lithographica

Modell zur möglichen Fortbewegung von Archaeopteryx lithographica

Der Urvogel Archaeopteryx erfreut sich großer Bekanntheit, hat er doch die Diskussion um die Evolutionstheorie nachhaltig bestimmt. Reptil oder Vogel war die Frage. Außerdem rätselte man, inwieweit er überhaupt fliegen konnte. Timo Faltus hat ein 3D-Modell des Vogels konstruiert, indem er einen Abguß von einem Replikat herstellte. Berechnungen am Modell und der Vergleich mit heute lebenden Vögeln ergaben: Der Urvogel war bei einer Flügelspanne von 45 bis 50 cm grundsätzlich flugfähig. Er konnte vom Boden aus starten und gegen den Wind landen, galt jedoch als Kurzstreckenflieger. Aus Indexberechnungen der Beine zieht der junge Forscher den Schluss, dass Archaeopteryx außerdem ein Läufer war.

Halden – Relikte des Bergbaus

Halden – Relikte des Bergbaus

Das Saarland, Zentrum des Kohlebergbaus, ist bedeckt mit Abraumhalden, die sich im Laufe der Jahrhunderte gebildet haben. Diese die Landschaft prägenden Berge und Hügel veranlaßten die 16 Jahre alte Kirstin Meiser zu einer Bestandsaufnahme. In mühevoller Kleinarbeit und aufwendigen Recherchen erstellte sie einen Halden-Atlas, der neben den unterschiedlichen Haldenarten auch deren Mikroklima, die chemische Zusammensetzung und Aufforstungsarbeiten berücksichtigt.

Die Ursache des Bitterwerdens von Milchprodukten bei Zusatz von Ananas

Die Ursache des Bitterwerdens von Milchprodukten bei Zusatz von Ananas

Schon nach einer Stunde schmeckt Ananasquark nicht mehr süß, sondern leicht bitter, und nach einem Tag ist er ungenießbar. Elke Tröller aus Freiburg hat seine Bestandteile in Form von Wasser, Fett und Milchzucker einzeln mit Ananassaft vermischt, gewartet und gekostet. Bitter wurde nichts. Also lag's am Eiweiß. Sie schöpfte den Verdacht, Ananas-Enzyme könnten dem Eiweiß im Quark so zusetzen, dass er bitter wird. Sie wußte: Enzyme sind hitzeempfindlich. Und tatsächlich, mit gekochtem Ananassaft bleibt der Nachtisch süß, auch wenn er länger steht.

Konzeption und Entwicklung eines Betriebssystems

Konzeption und Entwicklung eines Betriebssystems

Schon wieder abgestürzt! Wenn der Computer plötzlich streikt, dann ist zumeist nicht der Benutzer schuld, sondern ein Fehler im Betriebssystem. Diesen Frust wollten Janis Schuller und Tiark Rompf nicht länger ertragen und schufen sich kurzerhand ihre eigene Betriebssoftware. Verglichen mit den großen Brüdern, wie DOS, Windows oder UNIX, ist sie wesentlich einfacher aufgebaut und damit relativ absturzsicher. Der Clou: Das Programm folgt dem Baukasten-Prinzip. Wird ein bestimmter Programmteil nicht benötigt, so kann er einfach weggelassen werden und demzufolge auch keine Systemabstürze verursachen.

Über eine spezielle Klasse rekursiv definierter Doppelfolgen

Über eine spezielle Klasse rekursiv definierter Doppelfolgen

Für Statistiker sind Mittelwerte das A und O – etwa wenn sie ausrechnen wollen, wieviel Brot, Milch oder Käse der Durchschnittsdeutsche pro Jahr verspeist. Doch neben dem gewohnten "arithmetischen Mittel" gibt es auch andere Varianten, zum Beispiel das "harmonische Mittel", mit dessen Hilfe die alten Griechen ihre Lyra gestimmt haben. Jungforscherin Sonja Goj hingegen fand heraus, dass die verschiedenen Mittelwert-Formeln auch dazu dienen können, bestimmte mathematische Funktionen wie etwa den "Arkussinus", auszudrücken. Dabei stieß Sonja auch auf Fälle, deren sich die Mathematik bislang noch nicht angenommen hat.

Interne Adressen in der Mandelbrotmenge

Interne Adressen in der Mandelbrotmenge

Wenn eine Kultur von Mikroorganismen ungehemmt wächst, geht es im wahrsten Sinne des Wortes "chaotisch" zu. Denn bei sehr hohen Wachstumsraten läßt sich die Zahl der Mikroben nicht mehr vorausberechnen – hier gilt die Chaostheorie. Eine wichtige Rolle bei der Beschreibung solcher Prozesse spielt die sogenannte Mandelbrotmenge; ihre Abbildung hat als "Apfelmännchen" Weltruhm erlangt. Eike Lau hat sich die Mandelbrotmenge in seiner Arbeit für Jugend forscht einmal genau vorgenommen. Er beschrieb die Struktur einer Menge, die zahlreiche Experten als das komplexeste Gebilde ansehen, das die Mathematik bisher kennt.

Bau eines Laser-Doppler-Velocimeters

Bau eines Laser-Doppler-Velocimeters

Das Prinzip des "Dopplereffekts" zeigt sich am eindrucksvollsten beim Polizeiwagen mit laut tönendem Martinshorn: Rauscht der Einsatzwagen an einem vorbei, so wird der Ton der Sirene schlagartig tiefer. Doch der von Christian Doppler entdeckte Effekt äußert sich nicht nur beim Schall, sondern auch bei Lichtwellen. Diese Tatsache machte sich Gunter Feiss zunutze: Er baute auf der Basis eines Lasers einen hochsensiblen Sensor für Geschwindigkeitsmessungen. Dabei eignet sich Gunters Velocimeter vor allem für die "Feinarbeit": Das Gerät registriert mit hoher Präzision Bewegungen im Zeitlupentempo sowie kaum spürbare Vibrationen.

Computer-Mikroskop für hochauflösende Stereomikroskopie – ein neues Gerätekonzept

Computer-Mikroskop für hochauflösende Stereomikroskopie – ein neues Gerätekonzept

Die Stereomikroskopie hat ein grundlegendes Problem: Je höher die Auflösung, desto kleiner wird der Bereich, der scharf abgebildet werden kann. Dieser physikalischen Beschränkung haben Michael Schwertner und Maik Stohn mittels Computers ein Schnippchen geschlagen. Das Beobachtungsobjekt liegt auf einem beweglichen Objektträger, der leicht nach links oder rechts gekippt werden kann. Dadurch wird die unterschiedliche Blickrichtung der Augen simuliert. Nacheinander werden jetzt mehrere Aufnahmen gemacht, wobei der Fokus auf verschiedene Entfernungen eingestellt wird. Im Bild sind dann jeweils einzelne Bereiche scharf eingestellt. Der Computer sucht sich im Anschluß aus allen Bildern nur die scharfen Stellen heraus, kombiniert diese zu einem Einzelbild und legt einen Grün- bzw. Rotfilter darüber. Mit einer Stereobrille gewinnt der Beobachter nun einen rundum scharfen dreidimensionalen Blick auf den Untersuchungsgegenstand.

Konstruktion und Bau einer Magnetschwebebahn

Konstruktion und Bau einer Magnetschwebebahn

Schon lange gilt unter Experten die Magnetschwebebahn als ernstzunehmendes Alternativkonzept zu Flugzeug und ICE. Tobias Gries hat ebenfalls Gefallen an dem bis zu 500 km/h schnellen Vehikel gefunden und sich in seiner Arbeit für Jugend forscht mit den wichtigsten Prinzipien der Magnetschwebebahn befaßt. Wie müssen Trägersysteme und Magnete aussehen, damit die Bahn der Zukunft schnell und sicher ihr Ziel erreicht, und welches Motoren-Konzept erweist sich als das effektivste und wirtschaftlichste? Tobias hat seine Erkenntnisse in ein Modell umgesetzt, auf das manch ein zukunftsorientierter Spielzeug-Eisenbahner ein Auge werfen dürfte.

Neues Verfahren zur globalen Beleuchtungsberechnung auf Radiosity-Basis

Neues Verfahren zur globalen Beleuchtungsberechnung auf Radiosity-Basis

Ein neuartiges Verfahren, Bilder mit dem Computer zu errechnen, erfand der 17jährige Schüler Ingolf Zies. Seine Computerbilder sehen nicht nur wirklichkeitsgetreu aus, sie sind sogar nachmeßbar mit der Wirklichkeit identisch. Der Trick, den der Jungforscher anwandte: Er berücksichtigte nicht nur, dass Lampen eine Szene beleuchten, sondern auch, daß jede beleuchtete Fläche selbst wieder Lichtquell ist, weil sie Licht reflektiert - verschieden viel je nach Material und Richtung. Ein wirklichkeitsgetreues Bild erhält man nur, wenn man den Weg des Lichtes über -zig Reflektionen verfolgt.

Drucksensor-Arrays auf Basis leitfähiger Schaumstoffe

Drucksensor-Arrays auf Basis leitfähiger Schaumstoffe

Elektrisch leitfähige Schaumstoffe werden zur Verpackung von elektronischen Chips und Speichermodulen benutzt. Karsten Weiß hat eine neue Verwendung für die graphithaltigen Polymere entdeckt. Sie eignen sich zur Messung von Kräften, wie sie bei Zusammenstößen aller Art frei werden. Der 18jährige entwickelte einfache und preiswerte Drucksensoren, die verhindern, dass fahrerlose Fahrzeuge einen Crash verursachen, die Roboterarme sicher zugreifen lassen und in der Reha-Technik die Belastung kontrollieren.

Korrosionsschutz durch mobile Oberflächenveredelung

Korrosionsschutz durch mobile Oberflächenveredelung

Elektrolytisch vollverzinkte Autos sind am besten gegen Rost geschützt. Nach Reparaturen bleiben jedoch oft anfällige Stellen zurück, an denen selbst das "Flicken" mit Schutzfarbe den Rost kaum aufhält. Hier hilft Swenja Kalischke und Karla Behals "Elektrolysepistole". Das ideale Lösungsgel für das aufzutragende Zinkpulver fanden sie in der Küche: einfacher Tortenguß. Damit können auch schwer zugängliche Stellen nachträglich und zugleich äußerst umweltfreundlich verzinkt werden.

Videorecorder mit automatischer Filmverwaltung – der Recorder, der Ordnung hält

Videorecorder mit automatischer Filmverwaltung – der Recorder, der Ordnung hält

Damit der Krimi nicht den Spielfilm löscht, entwickelten die Zwillinge Jochen und Jürgen Scherschmidt ein Zusatzteil für den Videorecorder. Ihr System ermittelt unbespielten Platz auf Videokassetten und macht das Programmieren kinderleicht. In der Tat ein Recorder, der Ordnung hält.

Hefe als Bioindikator für Umweltgifte

Hefe als Bioindikator für Umweltgifte

Viele Schwermetalle sind für den Menschen gesundheitsschädlich, da sie vom Körper nicht abgebaut werden. Oliver Klein und Marcus Giek suchten nach einer Methode, mit der schon geringste Giftstoffkonzentrationen nachgewiesen werden können. Dafür versetzten sie Schwermetallverbindungen mit Hefe, gaben diese auf Nährböden und beobachteten die Entwicklung der Hefe. Die beiden Jungforscher stellten fest, dass bereits eine sehr geringe Konzentration des Schwermetalls zu der Hemmung des Hefewachstums führt. Auf Basis dieser Beobachtung schlossen sie, dass die Hefe als höheres Lebewesen bessere Aussagen über die Toxizität der Schwermetalle für Menschen liefert als es herkömmliche Teststäbchen tun.

Hat QWERTZ ausgedient? – Eine neue deutschsprachige Tastatur

Hat QWERTZ ausgedient? – Eine neue deutschsprachige Tastatur

Die Buchstabenanordnung auf Tastaturen für Schreibmaschine und PC ist seit 130 Jahren unverändert. Damit sich die Schreibmaschinentasten nicht verhakten, wurden häufig genutzte Buchstaben weit auseinander liegend angeordnet. Höchste Zeit, dieses QWERTZ genannte System zu überarbeiten, dachten sich Nils Peter Stoye, Torsten Rieger und Justus Menzel. Sie entwickelten eine neue Tastenanordnung und legten dabei die Häufigkeit von Zeichen und Buchstabenkombinationen, die Stärke der einzelnen Finger sowie weitere Tests zu Grunde. Sämtliche zur Analyse verwendeten Programme haben die jungen Forscher selbst geschrieben. Nach einer kurzen Eingewöhnungsphase erhöht sich mit ihrer neuen RISTOME-Tastatur die Schreibgeschwindigkeit um etwa 25 Prozent.

Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Extremitätenretention

Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Extremitätenretention

Wer sich einen Arm oder ein Bein bricht, muss meist einen Gips- oder Hartschaumverband tragen, um den Bruch ruhig zu stellen. Ein Nachteil dieser Therapien ist, dass der Patient unter dem Verband stark schwitzt und ein lästiger Juckreiz entstehen kann. Außerdem ist das Anlegen von Gips und Hartschaum für das Klinikpersonal sehr zeitaufwändig. Diana Hartz hat eine alternative Fixationsmethode entwickelt, die keine der bekannten Mängel aufweist: Ein netzartiger Verband, der atmungsaktiv ist und leicht an- und abgelegt werden kann. Die Aushärtung erfolgt durch die sekundenschnelle chemische Reaktion von mono- zu polymeren Verbindungen. Das Verfahren kann sowohl bei Menschen als auch bei Tieren angewandt werden. Ein Tipp auch für den Notfallkoffer von Outdoor-Sportlern, wie Bergsteigern. Denn selbst von Laien lässt sich ein gebrochener Knochen auf diese Weise vorerst fixieren, um den Kranken einigermaßen sicher ins Tal zu transportieren.

Genial geht sich's auf Gel – temperaturregulierende und druckentlastende Gelsohle

Genial geht sich's auf Gel – temperaturregulierende und druckentlastende Gelsohle

Eine alltägliche Beobachtung brachte Frederik Eidam und Isabel Wagner ins Grübeln: Jugendliche bevorzugen eher modisches Schuhwerk, während die Älteren Schuhe tragen, die auf die Gesundheit der Füße und eine bessere Haltung ausgelegt sind. Um sowohl orthopädischen als auch modischen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelten die beiden Jungforscher eine spezielle Einlegesohle aus Gel, die sich in jedem Schuhtyp tragen lässt. Die Einlegesohle verfügt über unterschiedlich angeordnete Kammern und bewirkt so eine deutliche Druckentlastung der Füße. Durch integrierte Duftstoffe verringert die Sohle den Schweißgeruch im Schuh.

Die Internet-Box – der einfachste Weg ins World Wide Web

Die Internet-Box – der einfachste Weg ins World Wide Web

Sie sind schon drin – und das ganz einfach. Christoph Wolf, Christian Wachsmann und Karsten Bock, die verschiedene Schulen in Coburg besuchen, schufen mit ihrer "Internet-Box" einen Zugang ins weltweite Netz, der sich auch ohne große Vorkenntnisse in Computertechnik und Browser-Programmen nutzen lässt. Das Gerät wird einfach an einen Telefonanschluss angeschlossen und schon kann man die faszinierenden Möglichkeiten des weltweiten Netzes nutzen, etwa E-Mails verschicken, Theaterkarten reservieren, Internet-Shopping machen oder einfach nur surfen.

Seismokardiographie – Herzfunktionsanalyse über den Blutrückstoß

Seismokardiographie – Herzfunktionsanalyse über den Blutrückstoß

Ein Elektrokardiogramm (EKG) haben wohl die meisten schon einmal aufnehmen lassen. Dabei messen mehrere auf die Haut geklebte Elektroden die Herzströme. Martin Huppert hat sich ein anderes, überaus originelles Diagnoseverfahren einfallen lassen – die "Seismokardiographie". Das Prinzip: Der Proband muss auf einer Spezialliege Platz nehmen und dort möglichst bewegungslos verharren. Diese Liege nämlich lagert auf Kugeln und reagiert über einen Magnetsensor selbst auf kleinste Erschütterungen. Bleibt die Versuchsperson ruhig genug, so vernimmt die "Sensorliege" sogar die schwache Bewegung des Herzens. Aus dem Messsignal vermag der junge Forscher zum Beispiel genau zu erkennen, zu welchem Zeitpunkt die Hauptkammern des Herzens das Blut ausstoßen.

Strom aus Joghurt

Strom aus Joghurt

Brennstoffzellen sind klimafreundliche Stromquellen. In der Regel werden sie mit Wasserstoff betrieben. Anders die biologische Brennstoffzelle von Sebastian Spohner und Alexej Grjasnow: Sie bezieht ihre Energie aus Joghurtbakterien, die Zuckermoleküle verdauen. Die Jungforscher konnten zeigen, dass die biologische Brennstoffzelle nicht von Wasserstoff angetrieben wird. Sie konnten Milchsäure, ein Stoffwechselprodukt der Bakterien, als "Brennstoff" identifizieren. Ihre Joghurt-Brennstoffzelle ist acht Mal leistungsfähiger als bisherige Bio-Brennstoffzellen und liefert genügend Energie, um einen kleinen Propeller zu betreiben.

Entwicklung und Anwendung eines Biosensors auf Basis der Sauerstoffproduktion von Algen

Entwicklung und Anwendung eines Biosensors auf Basis der Sauerstoffproduktion von Algen

Die Grünalge Chlorella produziert umso mehr Sauerstoff, je sauberer das Wasser ist, in dem sie lebt. Dieses Prinzip nutzten Tobias Hahn und Philomena Apitzsch für den Bau eines einfachen und zuverlässigen Biosensors zur Bestimmung der Wassergüte. Sie beschichteten eine Sauerstoffelektrode mit einem Algenkonzentrat, das sie zuvor in Gelatine eingebettet hatten, und bestrahlten die Elektrode mit 20 Leuchtdioden. Ihre Messreihen zeigten, dass der Algensensor sowohl empfindlich als auch robust ist: Schon geringe Mengen des Zellgifts Kupfersulfat bremsen die Photosynthese und damit die Sauerstoffproduktion messbar. Auch das Abwasser aus einer Waschmaschine hemmt die Aktivität der Alge. Allerdings haben sich die Zellen schon nach wenigen Stunden in sauberem Wasser wieder erholt. Damit ist der Biosensor auch für Serienmessungen gut geeignet.

Gewinnung von Wirkstoffen aus Altmedikamenten

Gewinnung von Wirkstoffen aus Altmedikamenten

Sarah Schott interessiert sich schon lange für die Rückgewinnung von teuren Wirkstoffen aus Altmedikamenten. Insbesondere Medikamente, die gegen Viren wirksam sind, enthalten sehr teure Wirkstoffe. Sie werden häufig ungenutzt weggeworfen. Die junge Forscherin isolierte aus Altmedikamenten von drei verschiedenen Marken die jeweiligen Wirkstoffe. Mit einfachen Trennverfahren wie Kristallisation, Extraktion und Säulen-Chromatografie erhielt sie hochreine Feinchemikalien, die laut Katalog mehrere hunderttausend Mark wert sind. Das Fazit der Jungforscherin: Gerade bei teuren Medikamenten lohnt sich eine Wiedergewinnung der Wirkstoffe und kann zu einer Senkung der Arzneimittelkosten beitragen.

Kartierung des Mondkraters Archimedes

Kartierung des Mondkraters Archimedes

Die Erkundung des Mondes hat es Tony Nitschke, Jonathan Manske und Georg Schlettwein angetan. Sie verfolgten die Absicht, anhand von Teleskopaufnahmen ein maßstabgerechtes Modell des Mondkraters Archimedes zu erstellen, der im Landegebiet der Weltraumkapsel Apollo 15 liegt. Mithilfe eines selbst entwickelten Verfahrens, der sogenannten Gitternetzmethode, gelang es ihnen, die topologische Beschaffenheit dieser Mondformation systematisch zu untersuchen. Dabei gewannen die drei Jungforscher ihre Daten, indem sie auf unterschiedlichen Aufnahmen die spezifische Länge der Kraterschatten verglichen und in Bezug zueinander setzten.

Eine ökologische Bewertung der Renaturierungsmaßnahmen im Bereich der Ammerländer Wasseracht

Eine ökologische Bewertung der Renaturierungsmaßnahmen im Bereich der Ammerländer Wasseracht

Kleine Fließgewässer, Bäken, dienten schon immer zur natürlichen Entwässerung von Mooren. Im Zuge wasserbaulicher Maßnahmen wurden im 20. Jahrhundert viele Bäken begradigt und vertieft, um z.B. Moore für die Landwirtschaft trockenzulegen. Dabei büßten viele Tier- und Pflanzenarten ihren Lebensraum ein. Heute versucht man, kultivierte Gebiete wieder in einen naturnahen Zustand zurückzuversetzen. Sven Boekhoff und Frauke Tillmans wollten die Renaturierungsmaßnahmen in drei Bereichen der Ammerländer Wasseracht aus ökologischer Sicht bewerten und haben Flora und Fauna eingehend beobachtet sowie die Wasserqualität gemessen. Aufgrund ihrer Ergebnisse empfehlen die beiden Forscher, das Gelände zunächst brachliegen zu lassen, die Landwirtschaft nicht zu intensivieren und keine Hochwasserregulierung vorzunehmen.

Glazialablagerungen – einmal anders!

Glazialablagerungen – einmal anders!

Eine Antwort auf diese Frage suchten Anne-Kristin Kelch und Hanna Waeselmann in einer Kiesgrube nördlich von Hamburg. Ausgerüstet mit Spaten, Spachtel und Besen legten sie ein Profil frei, führten Messungen durch und dokumentierten den Aufschluss anschließend detailliert mit Fotoapparat und Zeichenblock. Zusätzlich nahmen sie Probenmanterial in verschiedenen Abschnitten des Profils, das sie ebenfalls eingehend untersuchten. Über die Zusammensetzung des Sediments könnten die beiden 15-Jährigen Rückschlüsse auf die Entstehung der Landschaft im Norden Hamburgs ziehen.

Simulation von Gehirnprozessen

Simulation von Gehirnprozessen

Die meisten Menschen bringen Neuronale Netze zuerst mit künstlicher Intelligenz in Verbindung. Biologische Neuronale Netze werden jedoch in erster Linie verwendet, um die Funktion realer Nervensysteme zu untersuchen, da eine neuronale Analyse besonders bei komplexeren Systemen keine umfassenden, detaillierten Ergebnisse liefert. In einer selbst geschriebenen Computersimulation konnte Katja Miller nicht-assoziative Lernprozesse, bei denen weder belohnt noch bestraft wird, abbilden und analysieren. Die Simulation zeichnet sich besonders durch ihre hohe Flexibilität aus, so dass sie sich für Untersuchungen unterschiedlicher Nervensysteme eignet.

Der Gameboy auf der Schulbank

Der Gameboy auf der Schulbank

Als Uwe Treske anlässlich seines Geburtstages das Zimmer aufräumte, stieß er auf seinen alten Gameboy, einen kleinen tragbaren Spielcomputer. Da kam ihm gemeinsam mit seinem Forscher-Kollegen Mathias Steinbach eine Idee: Sie könnten den Gameboy umprogrammieren und ihn in einen Lerncomputer verwandeln. Gesagt, getan: Die beiden Tüftler schnappten sich einen Lötkolben und bauten ein Gerät, mit dem sich neue Software auf den Gameboy-Chip brennen lässt. Nun laufen auf dem Minirechner keine Actionspiele mehr, sondern ein Mathe- und ein Vokabelprogramm sowie eine eindrucksvolle Software zur Darstellung des Sternenhimmels. Die Fünftklässler, die den Lernboy testen sollten, waren vollauf begeistert – sie wollten den cleveren Mini-PC gar nicht mehr hergeben.

Ruf mich an! – Steuerung von Geräten über das Telefon

Ruf mich an! – Steuerung von Geräten über das Telefon

Urlaub ist schön, doch wer kommt schon gern in ein ausgekühltes, klammes Ferienhaus? Falk Haßler hat ein Gerät entwickelt, mit dem sich schon von unterwegs über Telefon oder Handy die Heizung anwerfen lässt. Es enthält die notwendigen elektronischen Bauteile auf einer speziell angefertigten Leiterplatte. Nach Abfrage eines Passwortes kann man über einfachen Tastendruck auf dem Telefon die Heizung ein- oder ausschalten. Bei eingeschalteter Heizung erfasst das Gerät die Raumtemperatur über einen Sensor und steuert das Relais an, das die Heizung nach Wunsch regelt. Wenn Probleme auftreten, wird der Benutzer sogar zurückgerufen – besonders wichtig ist das dann, wenn auch Alarmanlage oder Rauchmelder angeschlossen werden.

Maßgeschneiderte optische Eigenschaften – die Plasmonenresonanz von Nano-Goldpartikeln

Maßgeschneiderte optische Eigenschaften – die Plasmonenresonanz von Nano-Goldpartikeln

Schon die Römer nutzten Nanostrukturen, ohne sich dessen bewusst zu sein. Dies belegt der berühmte Lykurgus-Becher im Britischen Museum: Er erscheint in leuchtendem Rot, wenn Tageslicht durch sein milchiges Glas fällt. Die Farbe kommt durch Wechselwirkungen des Lichts mit winzigen, fein verteilten Goldteilchen zustande. Physiker nennen das Phänomen Plasmonenresonanz. Fasziniert von den optischen Eigenschaften des Nano-Goldes sind auch Karen Wintersperger und Lucas Rott vom PhysikClub Kassel. Ihr Ziel ist es, statt Nanokugeln winzige, zeppelinförmige Teilchen aus Gold herzustellen. Diese können als Basis für kostengünstige, doppelbrechende Materialien für optische Anwendungen dienen. Die theoretischen Grundlagen dazu hat das Forscherpaar bereits im Griff.

Flugkurven von Tischtennisbällen

Flugkurven von Tischtennisbällen

Wie es Tischtennisprofis schaffen, Bälle perfekt auf den Kanten der Spielplatte zu platzieren und durch knallharte Topspins den Gegner unter Druck zu setzen, begeisterte Johannes Burkart und Alexander Joos. Ihr Ziel war es, die Flugkurven solcher virtuos geschlagenen Bälle physikalisch zu verstehen und zu simulieren. Am Anfang unternahmen die beiden jungen Forscher mit einer Tischtennis-Trainingsmaschine eigene Flugkurvenexperimente und werteten sie am Computer aus. Dabei beobachteten sie unter anderem Loopings. Bei der theoretischen Erklärung der Phänomene zeigten sie, dass der bisherige Ansatz in manchen Lehrbüchern nicht richtig ist. Die Simulation, die sie auf Basis ihrer Theorie entwickelten, konnte in den Flugkurvenexperimenten bestätigt werden. Inzwischen ist es den beiden Jungforschern auch gelungen, die von Fußballprofis des SC Freiburg geschossenen so genannten Bananenflanken wissenschaftlich zu untersuchen.

Ein für den Unterricht geeigneter, robuster Holografieaufbau

Ein für den Unterricht geeigneter, robuster Holografieaufbau

Sie finden sich unter anderem auf der Kreditkarte: Hologramme - das sind Bilder, die einen verblüffend echten räumlichen Eindruck vermitteln, wenn man sie vor dem Auge hin- und herbewegt. Dana Ehlert hat nicht nur die gängigen Holographie-Techniken beschrieben, sondern auch eigene Hologramme von einer Münze aus Jamaika erstellt. Dazu nutzte sie neben mehreren Linsen und Spiegeln auch einen Spezialfilm sowie einen kleinen Laser. Der Clou: Der Versuchsaufbau der 20-Jährigen ist so einfach und so elegant, dass er ohne weiteres als Schülerexperiment für die Physikstunde taugt.

S3 Separate Steering System – Rückwärtsfahren mit Anhänger, kein Problem!

S3 Separate Steering System – Rückwärtsfahren mit Anhänger, kein Problem!

Rückwärtsfahren mit Anhänger ist nicht jedermanns Sache. Der Anhänger lässt sich nämlich nur indirekt über die Bewegung des Fahrzeugs lenken und verhält sich daher häufig völlig anders, als der Fahrer erwartet. Nadine Müller, Timo Joos und Lucas Wildermuth kamen auf die Idee, eine Zusatzlenkung für den Anhänger zu bauen. Sie entwickelten das "S3 Separate Steering System". Ein Sensor für den Lenkeinschlag, eine intelligente Kamera und ein Drehzahlmesser ermöglichen dabei ein problemloses Rangieren. Alle Sensordaten werden vom Laptop eingelesen und über ein spezielles Programm verarbeitet.

Auf Schritt und Tritt – der Weg zum selbstlernenden humanoiden Roboter

Auf Schritt und Tritt – der Weg zum selbstlernenden humanoiden Roboter

Die Vorstellung, einen künstlichen Menschen zu schaffen, geistert bereits seit Jahrhunderten durch das menschliche Denken. Auch Kristin Völk erlag dieser Faszination. Sie konstruierte ihren eigenen menschenähnlichen Roboter mithilfe eines CAD-Programms (Computer-aided-design) und fertigte die Komponenten selbst auf einer CNC-Fräse. Während der Roboter zu Beginn noch über Schritttabellen lief, gelang es der jungen Technikerin, ihm durch zusätzliche Sensorik ein flexibleres Gehen beizubringen. Zur Datenerfassung entwickelte sie eine Platine und übertrug die menschliche Fähigkeit des Lernens mithilfe des künstlichen Lernverfahrens ?Reinforcement learning? auf den Roboter. Dieser benutzt nun Arme und Beine und hält sein Gleichgewicht – beinahe wie ein Mensch.

Entgegen der Schwerkraft – Zweirad mit elektronischem Gleichgewichtssinn

Entgegen der Schwerkraft – Zweirad mit elektronischem Gleichgewichtssinn

Die meisten versuchen es nie oder geben nach dem ersten Versuch auf: Auch Daniel Gurdan brauchte eine Weile, bis er Einrad fahren konnte. Durch Hin- und Herfahren spielten sich Gleichgewichtssinn und Muskulatur so aufeinander ein, dass die Balance gelang – eine Meisterleistung des Hirns. Der Jungforscher kam dann auf die Idee, einen Roboter zu bauen, dessen Schwerpunkt über einer Achse mit zwei Rädern liegt und der durch einen Motor balanciert wird. Überlegungen zur Signalverarbeitung und Tests verschiedener Neigungssensoren waren nötig, bis endlich eine auf Fuzzylogik basierende Steuerung funktionierte. Die Denkrichtung musste der Jungforscher zwar oft ändern, doch sein Ziel verlor er nie aus den Augen: Der Roboter rollt und kann das Gleichgewicht halten.

Thiothrix sp. – Untersuchung schwefeloxidierender Bakterien zur sensorgesteuerten Biogasentschwefelung

Thiothrix sp. – Untersuchung schwefeloxidierender Bakterien zur sensorgesteuerten Biogasentschwefelung

Wenn aus Gülle und Energiepflanzen im Gärbehälter Biogas entsteht, enthält dieses immer einen geringen Anteil Schwefelwasserstoff. Dieser liegt zwar in der Regel unter einem Prozent. Da er jedoch giftig ist und Gasmotoren angreift, muss der Schwefelwasserstoff dennoch extrahiert werden. Die dafür herkömmlich eingesetzten Verfahren sind allerdings teuer und aufwendig. Daher testeten Adrian Huck, Daniel Heid und Rafael Quadbeck die Entschwefelung mit speziellen Thiothrix sp.-Bakterien. Das Ergebnis überzeugte: Die Mikroorganismen konnten hohe wie auch niedrige Schwefelwasserstoffkonzentrationen abbauen – unter dem Mikroskop waren die Schwefeleinschlüsse in den Zellen sogar erkennbar.

Hexapod – Konstruktion und Programmierung eines sechsbeinigen Aufklärungsroboters

Hexapod – Konstruktion und Programmierung eines sechsbeinigen Aufklärungsroboters

Aufklärungsroboter können eingestürzte Gebäude erkunden und von dort Echtzeitbilder senden – eine wichtige Entscheidungshilfe für Einsatzkräfte in Katastrophengebieten. Genau für diesen Zweck konstruierten und programmierten Philipp Mandler, Anselm Dewald und Robin Braun einen sechsbeinigen Laufroboter, der sich über ein Smartphone steuern lässt. „Hexapod“ ist beweglicher und kompakter als vergleichbare Systeme. Selbst Treppenstufen und enge Zugänge vermag das Bewegungstalent zu bewältigen. Und sollte Hexapod beim Einsatz eines seiner Beine verlieren, so bewegt er sich dennoch sicher auch auf unbekanntem Terrain.

Gewässerschutz im Hinblick auf den landwirtschaftlichen Nitrateintrag

Gewässerschutz im Hinblick auf den landwirtschaftlichen Nitrateintrag

Im Rahmen der Energiewende werden immer mehr Biogasanlagen in Betrieb genommen. Durch den Anbau von Mais zur Gewinnung von Biomasse gelangen jedoch Stickstoffe wie Nitrat ins Grundwasser und können es verunreinigen. Daher testete Marion Kreins Möglichkeiten, den Nitrateintrag in Gewässer beim Biomasseanbau zu verringern. Dabei verwendete sie zum einen sogenannte Nitrifikationsinhibitoren, die eine schnelle Umwandlung von Ammonium in Nitrat verhindern. Zum anderen untersuchte sie den Anbau von Zwischenfrüchten, die Stickstoffe aufnehmen. Das Ergebnis: Ein verstärkter Einsatz von Nitrifikationsinhibitoren, insbesondere in Kombination mit einem Zwischen- oder Hauptfruchtanbau, führt zu einer deutlichen Reduzierung des Stickstoffeintrags.

FreeGeo – dynamische Geometrie optimiert für Tablet-PCs und Smartphones

FreeGeo – dynamische Geometrie optimiert für Tablet-PCs und Smartphones

Smartphones und Tablet-Computer sind mittlerweile weit verbreitet. Sie sind nicht nur praktisch, weil portabel, sondern lassen sich dank ihrer berührungsempfindlichen Bildschirme auch komfortabel und intuitiv bedienen. Genau diesen Umstand hat Lennart Kleinwort für seine Arbeit genutzt: Er schrieb eine Software, mit der sich geometrische Figuren auf Smartphones und Tablets darstellen und verändern lassen. Mit dem Programm kann man Kreise bewegen, drehen oder vergrößern, einfach indem man mit mehreren Fingern gleichzeitig über den Bildschirm streicht. Zudem lassen sich im Freihandmodus geometrische Objekte auf das Display malen, die der Rechner anschließend automatisch zu einer vorhandenen Figur hinzufügt.

Impedanzspektroskopischer Sensor zur Ermittlung der optimalen Waschleistung von Waschmaschinen

Impedanzspektroskopischer Sensor zur Ermittlung der optimalen Waschleistung von Waschmaschinen

In unserer modernen Welt soll Kleidung nach dem Waschen nicht nur sauber sein, sondern auch „porentief rein". Das ist wohl ein Grund, warum Menschen häufig zu viel Waschmittel in die Maschine füllen. Jedoch mit negativen Folgen für die Umwelt: Waschmittel belasten das Abwasser, zudem steigt der Wasserverbrauch beim Nachspülen. Aus diesem Grund entwickelten Wolfgang Köbele und Dana Tran ein neues Sensorverfahren. Der Trick: Sie legen an die Waschlauge eine elektrische Wechselspannung an. Daraus lässt sich dank einer raffinierten Technik die optimale Waschmittelkonzentration ermitteln – und zwar für alle möglichen Sorten von Waschmitteln. Mittlerweile ist das Verfahren bereits so ausgereift, dass die beiden Jungforscher ein Patent angemeldet haben.

Elektrolytische Wasserstoffraffination

Elektrolytische Wasserstoffraffination

Bei der Vergärung von Biomasse entsteht Wasserstoff, der als Energieträger der Zukunft gilt – allerdings bilden sich dabei auch andere Gase. Alexander Emhart hat eine Elektrolysezelle entwickelt, die Wasserstoff sauber trennt. Dieser wird zunächst an der Anode oxidiert und wandert in Form positiv geladener Ionen durch eine Protonenaustauschmembran, wie sie auch in Brennstoffzellen verwendet wird. Störende Gase können die Membran aufgrund ihrer Molekülgröße nicht passieren. An der Kathode der Elektroylsezelle verbinden sich die Wasserstoffionen mit Elektronen wieder zu reinem Wasserstoff. Die Apparatur von Alexander Emhart arbeitet mit einem sehr hohen Wirkungsgrad von über 90 Prozent und benötigt für die Gastrennung zudem nur wenig Energie.

Zahlen in Bewegung – wenn Sätze sich gegenseitig beschreiben

Zahlen in Bewegung – wenn Sätze sich gegenseitig beschreiben

"In diesem Satz kommt die Ziffer 2 genau 2 mal vor." Für den Laien mag das banal klingen, doch für Mathematiker bilden solche selbstbezüglichen Sätze eine erhebliche Herausforderung. Auch Marie Sprengell, Friederike Kantzenbach und Sandra Albrechtsen ließen sich von der Logik-Knobelei faszinieren. In ihrem Forschungsprojekt untersuchten sie, in welchen Fällen selbstbezügliche Sätze überhaupt wahr sind. Darüber hinaus konnten sie allgemeingültige Formeln aufstellen, mit denen sich sogenannte Zyklen herleiten lassen mehrere Sätze, die sich nicht auf sich selbst beziehen, sondern jeweils die Aussage eines anderen Satzes beschreiben.

Ein umweltfreundliches Solarmobil

Ein umweltfreundliches Solarmobil

Der umweltfreundliche Verkehr hat es Philipp Sinnewe angetan. Er hat daher ein Kettcar zu einem Solarmobil umgebaut. Das Fahrzeug verfügt über drei Gänge, die mit einer Fahrradnabenschaltung geschaltet werden, und wird von einem Elektromotor angetrieben. Die dafür notwendige Energie liefert eine Solarzelle mit einem Ladestrom von 30 Watt. Für die Energiespeicherung kommen zwei Akkus mit einer Leistung von 17 Amperestunden zum Einsatz. Das besondere Extra: Eine kleine Funkkamera auf der Spitze einer Antenne sorgt für Umgebungsbilder im Cockpit. Hinzu kommt eine hydraulische Bremse. Passend zum Wettbewerb hat der 13-jährige Elektroautopionier sein selbst gebautes Solarmobil mit einer schicken Lackierung und Jugend forscht Aufklebern versehen.

Die neue Zauberformel zur Beseitigung von Mundgeruch: C42H70O35

Die neue Zauberformel zur Beseitigung von Mundgeruch: C42H70O35

Schlechter Atem ist weit verbreitet. Auslöser sind meist Bakterien, die in der Mundhöhle beispielsweise Nahrungsreste zersetzen. Gegen die Bakterien helfen chemische oder biologisch aktive Substanzen – die Geruchsstoffe lassen sich mit Absorptionsmitteln binden. Gabriel Salg und Nicolas Scheidig wollten den Hauptverursacher von Mundgeruch, nämlich Schwefelwasserstoff und seine Methylverbindungen, mit sogenannten Cyclodextrinen bekämpfen. Diese werden aus Stärke hergestellt, sind ein Absorptionsmittel und als Lebensmittelzusatzstoffe zugelassen. Die Geruchskiller, die bislang noch nicht zur Beseitigung von Mundgeruch eingesetzt wurden, wirken Wunder: Nach einer Spülung mit der wässrigen Cyclodextrin-Lösung verschwindet Mund- und sogar Knoblauchgeruch.

Eigenbau einer computergesteuerten Faserwickelmaschine

Eigenbau einer computergesteuerten Faserwickelmaschine

Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen sind hochbelastbar – wegen ihrer aufwendigen Herstellung allerdings auch teuer. Philipp Peter gelang der Nachweis, dass man auch auf einer einfachen CNC-gesteuerten Faserwickelmaschine hochwertige Carbonrohre herstellen kann. Entscheidend für den Erfolg ist ein besonders leichtläufiger Schlitten, damit der Faden ohne Ruckeln und störende Zugkräfte auf den Kern gewickelt wird. Der Jungforscher löste dieses Problem mithilfe einer leichten, aber steifen Alukonstruktion und einiger Gardinengleiter. Auch das gleichmäßige Tränken des Fadens mit Epoxidharz war anfangs kniffliger als gedacht. Die gewickelten Rohre sind in ihrer Qualität mit Profiware durchaus vergleichbar und könnten beispielsweise im Wassersport schwere Metallrohre ersetzen.

Blühende Schönheiten als Heilmittel – Storchschnabelgewächse im Test

Blühende Schönheiten als Heilmittel – Storchschnabelgewächse im Test

Extrakte aus der südafrikanischen Kaplandpelargonie werden als neue Wundermittel bei Atemwegserkrankungen angepriesen. Kerstin Dörner und Andreas Ammer stellten selbst einen Extrakt aus dieser Pflanze her. Diesen verglichen sie im Hinblick auf die antibakterielle Wirkung mit käuflichen Präparaten sowie mit Extrakten heimischer Geranien, den Verwandten der Pelargonien. Das Forscherduo fand heraus, dass die kommerziellen Pelargonienextrakte eine geringere Wirksamkeit und ein kleineres Wirkungsspektrum aufweisen als der selbst hergestellte Pelargonienextrakt. Einige heimische Geranienarten zeigten ebenfalls eine antibakterielle Wirkung, die jedoch etwas niedriger war als die der Kaplandpelargonie.

Direktmessung krebserregender Schadstoffe mittels Glasfasern

Direktmessung krebserregender Schadstoffe mittels Glasfasern

Glasfasern sind umhüllt von einem unpolaren, also elektrisch neutralen Kunststoff. Das brachte Dagny Anna Ullmann und Gotja Schaffrath auf die Idee, mit diesen Fasern krebserregende Schadstoffe in Sedimenten zu bestimmen: Über die Giftkonzentration in den Glasfasern lässt sich auf die Schadstoffkonzentration in den im Schlamm lebenden Organismen schließen. Für ihren "Giftsammler" spannten die beiden kurze Glasfasern in ein Kupferrohr ein und versenkten sie für zehn bis 20 Tage im Sediment. Die Schadstoffe wurden dann aus dem Kunststoff herausgelöst und chromatografisch gemessen. Der Vorteil ihrer Methode gegenüber herkömmlichen Verfahren: Die Daten sind genauer, da Transport, Lagerung und Aufbereitung der Proben im Labor überflüssig werden und die Messung nicht verfälschen können.

DNSail – Schiffsantrieb der Zukunft?

DNSail – Schiffsantrieb der Zukunft?

In den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts befuhren zwei seltsame Schiffe die Weltmeere: Statt Segel hatten sie große, an Litfaßsäulen erinnernde Zylinder an Bord. Motoren versetzten die Röhren in Rotation, wodurch sie im Wind einen regelrechten Tragflügel-Effekt entwickelten und das Schiff in die gewünschte Richtung antrieben. Diese nach ihrem Erfinder Anton Flettner benannten Flettner-Rotoren konnten sich zwar nicht gegen die aufkommenden Dieselmotoren durchsetzen. Dennoch griffen Franz Radke und Felix Winkler auf das faszinierende Patent zurück und entwickelten einen eigenen, optimierten Rotor. Der Clou: Der Zylinder besitzt einen speziellen Faltmechanismus, inspiriert durch die Form des Erbmoleküls DNA.

Lab on the chip – neue Perspektiven mit Elektronen als Universalreagenz

Lab on the chip – neue Perspektiven mit Elektronen als Universalreagenz

Nach einem schweren Unfall entscheiden oft Sekunden über Leben und Tod. Es kommt darauf an, in möglichst kurzer Zeit wichtige Blutwerte zu bestimmen. Durch die Verkleinerung von Laboranwendungen als Lab-on-the-chip ist es möglich, solche Analyse vor Ort in kurzer Zeit durchzuführen. Stephen Schulz ist es durch Weiterentwicklung der Standardplatinentechnik gelungen, die chemische Analytik wesentlich kostengünstiger zu gestalten. Er wandte die neue Technik für die Untersuchung an medizinisch relevanten Reagenzien an. Durch den Transfer des Konzepts zur Herstellung von Lab-on-the-chip-Anwendungen auf elektrochemische Syntheseverfahren ergeben sich zudem völlig neue Perspektiven zur effizienteren Herstellung bekannter und die mögliche Herstellung neuer Synthesereagenzien. Dies hat auch die Herstellung bedeutender Kupfer- und anderer Metall-Verbindungen erlaubt, wie sie zum Beispiel in der Chemotherapie gegen Krebs eingesetzt werden.

Generierung von Flexionsformen zur Entwicklung eines neuartigen Latein-Vokabeltrainers

Generierung von Flexionsformen zur Entwicklung eines neuartigen Latein-Vokabeltrainers

Es zählt nicht gerade zu den angenehmsten Tätigkeiten eines Schülerlebens – das sture Pauken von Vokabeln. Um die Büffelei zu erleichtern, haben Rafael Haenel und Franz Nowak eine Lernsoftware geschrieben. Ihr Vokabeltrainer „Platinum“ ist auf Latein spezialisiert und basiert auf einer Datenbank, die derzeit 2 000 Wörter umfasst und vom Anwender beliebig erweitert werden kann. Doch die Software bietet weit mehr als das Abfragen von Vokabeln. Denn das Programm beherrscht sowohl die deutsche als auch die lateinische Grammatik und ist dadurch in der Lage, Wörter in nahezu alle grammatischen Formen zu beugen. Damit lassen sich nicht nur Vokabeltests, sondern auch Grammatikprüfungen erfolgreich trainieren.

Wassergefüllte Fahrzeugspuren als ökologische Nischen

Wassergefüllte Fahrzeugspuren als ökologische Nischen

Einfache Pfützen oder mit Wasser gefüllte Spurrillen von Fahrzeugen – vielen Menschen ist nicht klar, dass es sich dabei auch um kleine Lebensräume handelt. Sie werden oftmals von Amphibien wie Fröschen, Kröten oder Unken als Laichplatz genutzt. Konrad Kürbis widmete sich diesen Kleinstbiotopen, da es zu diesen bislang noch keine umfassenden wissenschaftlichen Erkenntnisse gibt. Er beobachtete über ein Jahr hinweg verschiedene Amphibienpopulationen in sieben unterschiedlichen Kleingewässern, die er mit chemischen und physikalischen Methoden analysierte. Ziel war es, ein komplexes Gesamtbild der Kleingewässer zu erstellen und ihre Eignung als Lebensraum für die Tiere zu ermitteln.

Grüne Olefine aus nachwachsenden Rohstoffen: Perspektiven für das Nacherdölzeitalter

Grüne Olefine aus nachwachsenden Rohstoffen: Perspektiven für das Nacherdölzeitalter

Es muss nicht immer Erdöl sein – wichtige industrielle Grundchemikalien wie Ethen lassen sich auch aus pflanzlichen Rohstoffen herstellen. Das haben Levin Winzinger, Larissa Roth und Felicitas Kaplar mit ihren Versuchen gezeigt. Sie untersuchten zunächst ein katalytisches Crack-Verfahren, mit dem schon heute Ethen aus Glyzerin gewonnen wird. Durch Verbesserungen des Katalysators gelang es ihnen, diesen Ansatz zu verbessern und die Gasausbeute deutlich zu steigern. Dann ersetzten sie Glyzerin durch Pflanzenöle und testeten sogar gebrauchtes Frittierfett. Ihre Analysen der erzeugten Gase belegen: Mit Ölen wird das Verfahren einfacher und effizienter. Die Ausbeute an industriell wichtigen Olefinen wie Ethen und Propen ist höher. Zudem hält der Katalysator länger und lässt sich einfacher regenerieren.

Auge steuert Rollstuhl – Eyetracking mit OpenCV

Auge steuert Rollstuhl – Eyetracking mit OpenCV

Menschen, deren Körper beispielsweise aufgrund einer Verletzung der oberen Halswirbel weitgehend gelähmt ist, leiden unter extremen Einschränkungen ihrer Mobilität. Hilfsmittel wie einen elektrischen Rollstuhl können sie nicht bedienen. Um diesen Menschen zu helfen, realisierten Myrijam Stoetzer und Paul Foltin in ihrer Forschungsarbeit einen Rollstuhl, der mit den Augen gesteuert wird. Dafür bauten sie auf der Grundlage einer handelsüblichen Webcam einen sogenannten Eyetracker, ein Gerät, das die Blickbewegungen aufzeichnet und verarbeitet. So werden anhand der Blickrichtung Steuerbefehle an die Motoren gesendet und der Rollstuhl fährt in die gewünschte Richtung.

Mikroplastik – ein wachsendes Problem

Mikroplastik – ein wachsendes Problem

Julia Henrike Freund sorgt sich um die Umweltgefahren, die von winzigen Plastikpartikeln in Flüssen und Meeren ausgehen. Bei der Recherche fiel ihr auf, dass das Klärwerk in Oldenburg durch besondere Filter besonders viel von dem Mikromüll aus dem Abwasser holt. Sie wollte wissen, wie diese Filter funktionieren und ob sich Mikroplastik auch durch andere Methoden herausfiltern lässt. Die Jungforscherin untersuchte Abwasserproben des Klärwerks und stellte fest, dass ein spezieller Stoff auf den Filtern die winzigen Teilchen absorbiert. Da Mikroplastik unpolar ist, entwickelte sie außerdem eine Methode, die mithilfe ebenfalls unpolarer Flüssigkeiten die Partikel aus dem Wasser fischt. Werden beide Methoden kombiniert, so ihr Resümee, ist die Säuberung des Wassers am effektivsten.

Pygmy Hippopotamus – Analyse eines Fossilfundes in Sedimenten des Mittleren Miozäns in Westzypern

Pygmy Hippopotamus – Analyse eines Fossilfundes in Sedimenten des Mittleren Miozäns in Westzypern

Die Insel Zypern entstand, weil die Afrikanische gegen die Eurasische Kontinentalplatte drückt. Das führt an dieser Stelle zu einer stetigen Hebung des Untergrunds. Die Meeressedimente aus der Zeit des Mittleren Miozäns, also vor rund 15 Millionen Jahren, wurden dadurch zum Teil mehrere hundert Meter über den heutigen Meeresspiegel verschoben: gute Bedingungen also für Fossiliensucher. Florentine Mostaghimi-Gomi und Ole Keim fanden in Kalksteinwänden im Westen der Insel Versteinerungen, die sie als Skelettreste eines Zwergflusspferdes identifizierten. Dieser erste Fund auf dem europäischen Kontinent könnte helfen, den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem Säugetiere Zypern besiedelten.

Mathematische Zaubertricks

Mathematische Zaubertricks

In der Mathematik gibt es Tricks, die wie Zauberei anmuten: Bei einem soll man sich zum Beispiel eine Zahl zwischen 1 und 10 denken und danach eine simple Folge von Rechenschritten abarbeiten. Das verblüffende Ergebnis ist eine dreistellige Zahl, deren erste Stelle die anfangs ausgedachte Ziffer angibt, während die anderen Stellen das aktuelle Lebensalter verraten. Eva Fricke ist solchen Rätseln auf den Grund gegangen. Sie fasste die Aufgaben in mathematische Formeln und entlarvte dadurch die Tricks hinter den Rätseln. So besteht bei obigem Rätsel ein Kniff darin, dass der Ratende in einem der Rechenschritte sein Geburtsjahr subtrahieren muss. Doch mit der Analyse allein gab sich die Jungforscherin nicht zufrieden: Sie entwarf eigene Rätsel und führte sie einer staunenden Schulklasse vor.

Akustische Richtungsbestimmung

Akustische Richtungsbestimmung

Das menschliche Ohr hört nicht nur viele Töne unterschiedlicher Frequenz, es erkennt auch aus welcher Richtung ein Geräusch kommt. Das sogenannte Richtungshören erleichtert es uns, Sprache zu verstehen oder uns sicher im Raum zu bewegen. Robin Heinemann und Jaro Habiger wollten diese besondere Fähigkeit des Ohrs technisch nutzen. Dazu haben sie ein Verfahren entwickelt, das mittels der Signale mehrerer Mikrofone berechnet, aus welcher Richtung eine Schallwelle kommt. Ihr Modell arbeitet sogar genauer als das Gehör des Menschen. Eine mögliche Anwendung ihrer Entwicklung sehen die beiden Jungforscher im Rettungsdienst: Ein Roboter, der mit dieser Technik ausgestattet wäre, könnte beispielsweise Menschen finden, die um Hilfe rufen.

Polymer-Origami – Synthese und Charakterisierung selbstfaltender Hydrogelschichten

Polymer-Origami – Synthese und Charakterisierung selbstfaltender Hydrogelschichten

Hien Le ist von intelligenten Hydrogelen fasziniert. Diese wasserhaltigen Kunststoffmoleküle reagieren spontan auf Temperatur, Säure oder Licht. Dann falten sie sich von selbst zu eindrucksvollen Gebilden, aus denen sich Sensoren, Implantate oder künstliche Gewebe herstellen lassen. Die Jungforscherin wollte wissen, wie genau es zu den Faltungen kommt. Sie stellte eigene Hydrogele her und vernetzte sie zu Doppelschichten, bei denen eine Seite auf Temperatur, die andere auf den pH-Wert der Umgebung reagiert. Bei ihren Versuchen mit dünnen Gel-Filmen und Streifen stellte sie fest, dass es für die richtige Faltung auf die chemische Zusammensetzung des Kunststoffs ankommt. Entscheidend ist aber auch, dass die Filme gleichmäßig dünn sind und die beiden Schichten gut aneinanderhaften.

Vectornator Pro

Vectornator Pro

Wenn Grafikdesigner oder Künstler auf dem Rechner aufwendige Bilder zeichnen, verwenden sie dafür in der Regel teure Computerprogramme, die nur auf leistungsstarken Prozessoren vernünftig funktionieren. Vladimir Danila entwickelte hierzu eine günstige Alternative. Seine Software namens „Vectornator Pro“ läuft sogar auf Tablets und Smartphones, bietet dabei aber einen ähnlichen Funktionsumfang wie die teuren Profi-Programme. Vor allem lassen sich die erstellten Grafiken beliebig stark vergrößern, ohne unscharf zu werden. Rund 2 000 Nutzer haben eine Betaversion des „Vectornator Pro“ bereits im Internet heruntergeladen und ausgiebig getestet.

Absturzsicherung Fahrsilo

Absturzsicherung Fahrsilo

Offene Siloanlagen, zum Beispiel für Tierfutter, bestehen aus einzelnen, durch Mauern getrennte Parzellen. Da auf diesen nur selten Geländer angebracht sind, kommt es beim Abdecken der Silage gelegentlich zu schweren Arbeitsunfällen. Christoph Hecker, Jakob Götz und Florian Otto entwickelten daher ein spezielles Sicherungsgeländer, denn aktuell genutzte Modelle sind nicht nur unsicher, sondern auch teuer und stören den Befüllvorgang. Das Exemplar der Jungforscher wird mittig auf die Mauern geschraubt. Es verfügt über eine breite Trittfläche, die zunächst senkrecht steht und in Verbindung mit dem Geländer wahlweise zu beiden Seiten über den Silage-Bereich geklappt werden kann. Ähnlich wie die Lehne eines Klappstuhls bleibt das Geländer dabei dank eines Parallelführungssystems stets senkrecht.


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