Die Erde besitzt bekanntlich ein Magnetfeld, ansonsten würde kein Kompass funktionieren. Doch nicht nur Kompassnadeln werden durch das Erdmagnetfeld beeinflusst, sondern auch einfache Magnetkugeln: Sie rollen nicht einfach geradeaus, sondern werden in ihrer Bewegung abgelenkt. Um dieses Phänomen detailliert zu untersuchen, ließen Anton Bernotat, Julia Mühlbacher und Lena Keil verschieden große Kugeln, bestehend aus einem starken Magnetmaterial, über eine Glasplatte rollen. Die Rollbahnen filmten sie mit einer Zeitlupenkamera, eine Software wertete die Daten automatisch aus. Im Ergebnis bewegten sich die Kugeln auf der Glasplatte abhängig von Rollrichtung und Kugelgröße in unterschiedlichste Richtungen. Ein einfach anmutendes Phänomen erwies sich also als hochgradig komplex.

Den Anfang ihrer Forschungsarbeit markierte eine interessante Beobachtung: Im Urlaub fiel Max Treitz und Noah Li-Sai auf, dass sich im Hafen nebeneinander liegende Boote manchmal gegenseitig anziehen. Dahinter steckt ein bekanntes physikalisches Phänomen – der Bernoulli-Effekt: Wenn eine Flüssigkeit oder ein Gas schnell fließt, wird der Druck darin geringer. Genau dieser Unterdruck ist es, der für die scheinbar magische Anziehung zwischen den Bootsrümpfen sorgt. Doch die Jungforscher wollten es genauer wissen. Sie entwarfen ein Experiment, bei dem ein Fön Luft zwischen zwei sich gegenüberstehende Platten bläst, von denen eine beweglich ist. Und tatsächlich bewegte sich die eine Platte auf die andere zu, als der Fön eingeschaltet wurde.

Hält man eine CD oder eine DVD gegen das Licht einer Filament-Lampe, ist ein interessantes optisches Schauspiel zu beobachten: Es erscheint eine grüne Linie, die beim Hin- und Herschwenken der silbernen Scheibe ihre Farbe ändert. Maja Lüdge wollte wissen, wie dieses Phänomen zustande kommt. Zunächst entwickelte sie eine Theorie, die den Effekt durch den speziellen Aufbau einer CD erklärt: Physikalisch gesehen fungiert diese als Beugungsgitter, das Licht spektral zerlegen kann, ähnlich wie ein Prisma. Dann ließ sich die Jungforscherin einen Versuchsaufbau einfallen, mit dem sie das Beugungsverhalten einer CD mithilfe eines Spektrometers detailliert und präzise analysieren konnte. Auf diese Weise stellte sie fest, dass ihre Theorie und das Experiment bestens zusammenpassen.

Der Vogelflug beschäftigt die Wissenschaft nach wie vor und ist Gegenstand aktueller Studien. Auch Anne Marie Bobes zeigte sich fasziniert davon und beschloss, ein detailgetreues Funktionsmodell eines Vogels zu konstruieren. Zunächst zeichnete sie den Körper eines im Wind gleitenden Vogels im Computer und druckte anschließend ein 3-D-Modell ihres Entwurfs. Die Flügel staffierte sie mit Federn aus, ein Elektromotor erlaubt unterschiedliche Flügelstellungen. Die Jungforscherin testete ihr Modell in einen selbst gebauten Windkanal und verwendete dabei eine spezielle Fototechnik, um das komplexe Muster der Luftströmung sichtbar zu machen. Dadurch konnte sie präzise zeigen, unter welchen Bedingungen die Strömung abreißt – ein wichtiges Detail, um den Vogelflug genauer zu verstehen.

Auch Raumfahrzeuge können elektrisch angetrieben werden, und zwar mit sogenannten Ionentriebwerken. Deren Leistung reicht zwar nicht aus, um von der Erde abzuheben. Aber sie genügt, um im All Satelliten auszurichten oder Raumsonden sachte anzuschieben. Bei dieser Antriebsmethode wird ein Gas elektrisch aufgeladen. Dabei entstehen geladene Teilchen, die dann per Hochspannung hinausbeschleunigt werden, was einen Schub erzeugt. Johanna Pluschke und Finn Bartels wollten wissen, inwieweit sich diese Technik verbessern lässt. Dazu programmierten sie eine Software, die einige der Prozesse der Ionenbeschleunigung simulieren kann. Das Ergebnis sind Computerbilder, die die Form von Magnetfeldern, wie sie sich hinter einem Ionentriebwerk ausbilden können, eindrucksvoll visualisieren.

Badminton ist ein rasanter Sport: Wird der Ball mit voller Wucht vom Schläger getroffen, kann er eine Geschwindigkeit von mehr als 500 km/h erreichen. Häufig werden dabei Bälle mit Gänsefedern verwendet. Allerdings sind sie teuer, gehen schnell kaputt und verursachen dadurch viel Abfall. Daher haben die Hersteller Alternativen entwickelt, etwa auf Carbon-Basis. Helena Krüger wollte herausfinden, was diese neuen Modelle taugen. Dazu untersuchte sie mit einem eigens entwickelten Teststand deren Flugverhalten: Unter anderem filmte sie mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, wie stabil sich die Bälle im Windkanal verhielten und wie groß ihre Luftreibung ausfiel. Im Ergebnis kommen die neuen Modelle in ihrem Flugverhalten den echten Federbällen deutlich näher als simple Synthetikbälle.

Das Foucault'sche Pendel ist eines der berühmtesten Experimente der Physikgeschichte. 1851 konnte der Franzose Léon Foucault mit einem schwingenden Pendel nachweisen, dass sich die Erde um sich selbst dreht. Der Nachweis gelang, indem das Pendel eine charakteristische Spur in glatt gestrichenen Sand zog. Dan Vlad Himcinschi übertrug den Versuch in die Jetztzeit. Im Treppenhaus seiner Schule ließ er ein langes Drahtseil aufhängen, an dem eine schwere Kugel hängt. Ein trickreicher Magnetantrieb sorgt dafür, dass das Pendel dauerhaft schwingt. Statt mit Sand wird die im Laufe des Tages variierende Pendelbewegung durch einen raffinierten Sensoraufbau gemessen. Ein Monitor zeigt die Veränderung vor und nach Schulschluss an und beweist so auf anschauliche Weise: Ja, die Erde rotiert tatsächlich.

Trifft ein Tropfen aus einem Alkohol-Tinte-Gemisch auf eine Schicht aus Acrylfarbe, kann ein faszinierendes Muster entstehen: Aus dem Rand des Tintenkleckses wachsen fraktal verzweigte Finger. Luis Liebenstein erforschte dieses Phänomen akribisch. Bei seinen Versuchen variierte er mehrere Einflussgrößen, etwa die Alkoholkonzentration im Tropfen und die Dicke der Acrylfarbe. Er fotografierte die entstandenen Muster und wertete die Bilder mit einer selbst geschriebenen Software aus. Dabei kam er zu dem Ergebnis, dass die Muster umso größer gerieten, je mehr Alkohol die Tinte enthielt. Ein höherer Acrylfarbengehalt sorgte dafür, dass sich die Kleckse weniger verzweigten. Darüber hinaus formulierte der Jungforscher eine Theorie des Phänomens, mit der sich die Tintenkleckse im Computer simulieren lassen.

Als Verkehrsmittel haben sich Magnetschwebebahnen zwar nicht durchgesetzt, sie faszinieren aber nach wie vor durch ihre Technik: Ganz ohne Räder können sie berührungslos über eine Magnetschiene schweben und dabei große Geschwindigkeiten erreichen. Felix Freddy Weihermann und Jonas Umpfenbach untersuchten eine neue Schwebevariante, bei der der Magnet nicht in der Schiene, sondern in der Bahn selbst verbaut ist. Das Prinzip: Eine Scheibe mit 20 kreisförmig angeordneten Magneten wird zum Rotieren gebracht. Dadurch übt sie auf eine darunter- oder darüberliegende Metallplatte eine Kraft aus. Mit zwei Testaufbauten konnten die Jungforscher die Technik erproben und eine gut zwei Kilogramm schwere Platte zum Schweben bringen. Sie nehmen an, dass ihr neues Konzept durchaus schwebebahntauglich ist.

2012 gelang am Forschungszentrum CERN in Genf eine wissenschaftliche Sensation – die Entdeckung des Higgs-Teilchens. Vereinfacht gesagt ist es dafür zuständig, dass andere Elementarteilchen wie die Quarks überhaupt Masse besitzen. Annika Schwarz interessierte sich für eine der wichtigsten Eigenschaften des Higgs-Teilchens, seine Masse. Um sie mit einer bestimmten Methode zu ermitteln, ging sie von den simulierten Daten eines geplanten Teilchenbeschleunigers aus. Für ihre Berechnungen verwendete die Jungforscherin eine spezielle Software, wobei sie hochkomplexe Korrekturen berücksichtigte. Dadurch konnte sie die Methode deutlich verbessern. Ihre Erkenntnisse könnten eines Tages helfen, mit künftigen Experimenten ein bis dato rätselhaftes Phänomen zu erklären – die Dunkle Materie.

Im Internet gibt es ein bemerkenswertes Video: In einem Selbstversuch stürzt sich ein Physiker, der an einem Seil hängt, in die Tiefe. Das Seil ist um eine Stange gelegt, am anderen Ende befindet sich ein kleines Gewicht. Dieses wickelt sich während des Sturzes in einer Looping-Bewegung um die Stange, wodurch es den Fall entscheidend bremst. Um die Funktionsweise dieses Loopingpendels zu verstehen, bauten es Til Mantelers und Nicolas Ludwig im kleinen Maßstab nach. Unter anderem befestigten sie eine LED an der Schnur, filmten das Geschehen und zeichneten spiralförmige Bilder auf. Zudem ermittelten die Jungforscher die Brems- und Haltekräfte. Dadurch konnten sie herausfinden, wie das Massenverhältnis, der Winkel und die Seillängen zu wählen sind, damit das Loopingpendel funktioniert.

Magnetkräfte können sehr stark sein. Das demonstrierte Zsombor Gál-Knapcsek mit einem originellen Experiment: Er stellte einen stabförmigen Magneten senkrecht auf und positionierte auf seiner Spitze eine kleine Kugel. Dann setzte er den Stab einem magnetischen Wechselfeld aus. Im Ergebnis übte das Feld so starke Kräfte auf den Stab aus, dass er in schneller Folge ein wenig länger beziehungsweise kürzer wurde. Das magnetisch erzeugte Zittern brachte die Kugel auf diese Weise zum Hüpfen, was eine Kamera filmte und ein Sensor präzise maß. Dem Jungforscher fiel sogar eine mögliche Anwendung seines Versuchs ein. Da die Kugel völlig chaotisch und unberechenbar hüpft, ließen sich mit ihrer Hilfe gezielt Zufallszahlen erzeugen, wie man sie beispielsweise für die Datenverschlüsselung benötigt.

In Sandwüsten gibt es riesige Dünen und kleine Rippel. So bezeichnet man die wellige Oberfläche, die man bei Wind auch am Strand beobachten kann. Darüber hinaus gibt es die sogenannten Megarippel. Sie sind bis zu achtzig Zentimeter hoch, die Kämme liegen einen halben Meter auseinander. Ihre Analyse ist für die Klimaforschung interessant, unter anderem lässt sich so auf die Windverhältnisse in der Region schließen. Magnus Kirbach, Johann Vogel und Lorenz Osburg untersuchten diese Megarippeln mit einem eigenen Computermodell. Sie gaben verschiedene Sandkorngrößen, Windstärken und Windrichtungen in das Programm ein und fanden unter anderem heraus, dass die gängige Theorie zu den Megarippel nicht mehr anwendbar ist, wenn sie durch länger anhaltende Böen zustande kommen.

Trifft hochenergetische aus dem Weltall kommende Strahlung auf die Atmosphäre, entstehen Schauer aus weiteren Teilchen. Zu ihnen gehören auch die elektronenähnlichen Myonen. Lassen sich diese Teilchen durch einen relativ simplen Detektor nachweisen? Um diese Frage zu beantworten, nutzte Josef Kassubek einen bestimmten Kunststoff, der bei Durchflug der einschlagenden Myonen zu leuchten beginnt. Allerdings war dieses Leuchten sehr schwach. Um es dennoch erfassen zu können, musste der Jungforscher eine extrem empfindliche Elektronik entwickeln. Mit seinem selbst konstruierten Detektor konnte er nicht nur Myonen zuverlässig nachweisen, sondern auch die Gesteinsschichten über einem Tunnel untersuchen. Denn der Fels absorbiert einen Teil der Myonen, was theoretisch modelliert werden konnte.

Seifenblasen kennt jedes Kind. Dass jedoch auch das Gegenteil von ihnen existiert, ist überraschend: Antibubbles bestehen aus einer Flüssigkeit, die durch eine dünne Luftschicht von ihrer Umgebung – meist derselben Flüssigkeit – getrennt ist. Um diese „verkehrten“ Blasen unter die Lupe zu nehmen, entwarfen Maja Leber und Julius Gutjahr mehrere Versuchsaufbauten. Dabei lässt ein Glasröhrchen gezielt Tropfen in ein mit Spülmittel versetztes Wasserbecken fallen. Beim Auftreffen wird der Tropfen von einer dünnen Luftschicht eingeschlossen – eine Antibubble entsteht. Die Jungforschenden filmten das Geschehen mit einer Kamera und die Auswertung brachte neue Erkenntnisse. So konnten sie herausfinden, bei welchen Abwurfhöhen und Rohrdurchmessern das Erzeugen der Antibubbles am besten funktioniert.

Es nieselt die ganze Zeit, aber der Schirm liegt dummerweise zu Hause. Wie schnell sollte man sich nun zu Fuß oder auf dem Rad durch den Regen bewegen, um möglichst trocken zu bleiben? Zur Beantwortung dieser durchaus alltagsrelevanten Frage analysierte Holger Ittrich verschiedene Regenszenarien: feinen Nebel ebenso wie starken Regen bei heftigem Wind. Für jedes Szenario berechnete er per Computer, wie viel Regen ein Mensch jeweils abbekommen würde – und zwar abhängig davon, wie schnell er sich zu Fuß oder auf dem Rad bewegt. Im Ergebnis ist bei Nebel je nach Windrichtung eine gemächliche Fortbewegung zu empfehlen. Dagegen scheint bei stärkerem Regen häufig der Griff zum Fahrrad die bessere Wahl. Wer dann ordentlich in die Pedale tritt, wird meist am wenigsten nass.

Nach einem Beschluss der EU soll mehr Kunststoffabfall recycelt werden. Doch das ist nicht einfach, denn im Gelben Sack landen unterschiedlichste Plastiksorten, die voneinander getrennt werden müssen. Eines der Trennverfahren ist die Elektrosortierung. Hier werden verschiedene Kunststoffsorten durch Reibung unterschiedlich stark elektrisch aufgeladen, sodass sie sich per Hochspannung voneinander trennen lassen. Alina Bachmann nahm dieses Verfahren unter die Lupe und konzentrierte sich auf die Frage, wie sich verschiedene Kunststoffe unter unterschiedlichen Bedingungen aufladen. Mit einem aufwendigen Versuchsaufbau kam sie zu interessanten Resultaten: So hängt das elektrische Verhalten der Kunststoffe von der Luftfeuchtigkeit ab, was das Trennergebnis stark beeinflussen kann.

Es ist ein verblüffendes Phänomen: Wirft man einen Ball auf ein über den Tischrand hinausragendes Lineal, auf dessen Ende ein Blatt Papier liegt, bleibt das Lineal liegen, statt wie erwartet hinunterzufallen. Die Erklärung: Trifft der Ball auf das Lineal, entsteht unter dem Papier kurzzeitig ein Unterdruck, da die Luft nicht schnell genug nachströmen kann. Diese Druckdifferenz ist es, die das Lineal auf dem Tisch hält. Lepu Coco Zhou, Simon Hermes und Eleonora Lea Maeß wollten dem Effekt im Detail auf den Grund gehen und entwarfen einen Versuchsaufbau, bei dem sie mit verschiedenen Bällen und Fallhöhen experimentierten. Die Messdaten erfassten sie per Kamera und mit einem Druckmessgerät. Dadurch ließ sich ermitteln, unter welchen Bedingungen der magische Trick zuverlässig funktioniert.

Wird Kohlenstoff erwärmt, kann er sich in eine spezielle Form umwandeln, in pyrolytisches Grafit. Das Material zeigt eine besondere Eigenschaft. Es kann über einer schachbrettartigen Anordnung von Magneten schweben. Diesem Phänomen gingen Charlotte Klar und Katharina Austermann auf den Grund. Eine Frage interessierte sie besonders: Lässt sich der Schwebevorgang durch die Zufuhr von Wärme oder Kälte manipulieren? Dazu führten die beiden Jungforscherinnen eine Reihe von Versuchen durch. Unter anderem kühlten sie den pyrolytischen Grafit mit Trockeneis auf Minusgrade herunter und beobachteten, dass er dabei stärker von einem Magneten abgestoßen wurde als im warmen Zustand. Damit konnten sie zeigen, dass die magnetischen Eigenschaften des Grafits tatsächlich von der Temperatur abhängen.

Im Unterricht kann es ziemlich laut zugehen – was nicht nur die Lehrkräfte stört, sondern auch viele Schülerinnen und Schüler. Ronja Hollatz und Lea Gaurun wollten den Lärm in ihrer Schule genauer analysieren. Dazu stellten sie in den Klassenräumen zweier Jahrgangsstufen Messgeräte auf, die zwei Tage lang den Schallpegel erfassten. Das Resultat: In der sechsten Klasse ging es im Durchschnitt deutlich lauter zu als in der elften Klasse – zum Teil war es im Klassenraum so laut wie an einer Hauptverkehrsstraße. Darüber hinaus fanden die Jungforschenden heraus, dass auch die Raumakustik eine Rolle spielt. In Räumen, deren Decken mit akustischen Dämmplatten verkleidet sind, war der Nachhall deutlich reduziert, und damit auch der Lärmpegel.

Die Schlierenfotografie ist eine Spezialtechnik, die zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird, um die Aerodynamik von Flugzeugen in einem Windkanal zu überprüfen. Die Methode basiert darauf, dass Luft bei großen Temperatur- oder Druckunterschieden ihre Lichtbrechung verändert – im Prinzip ist das der Effekt, der hinter einer Fata Morgana steckt. In seinem Forschungsprojekt entwickelte Henry Hill selbst eine Schlierenfotografieapparatur. Dazu kombinierte er einen Theaterscheinwerfer mit einem Spiegel, einer 3-D-gedruckten Halterung sowie einer alten Kamera. Damit gelangen eindrucksvolle Aufnahmen. Unter anderem konnte der Jungforscher sichtbar machen, wie Luft mit Überschallgeschwindigkeit aus einem Druckbehälter schießt oder wie der heiße Gasstrahl eines Bunsenbrenners strukturiert ist.

Wegen steigender Strompreise müssen immer mehr Kommunen einen Teil ihrer Straßenbeleuchtung abschalten. Mit dem Ziel, für diese Problemstellung eine Lösung zu finden, entwickelte Anne Marie Bobes eine interessante Idee: Würde man Straßenlaternen mit Solarmodulen sowie kleinen Windrädern ausstatten, könnten sie die für den Betrieb erforderliche Energie selbst erzeugen und wären so unabhängig vom Stromnetz. Um herauszufinden, welche Art von Windturbine sich dafür eignet, stellte die Jungforscherin per 3-D-Druck 24 Varianten der schraubenförmigen Rotoren her. Anschließend testete sie die Prototypen in mehreren Versuchsständen, darunter ein Windkanal der Universität Magdeburg. Die Ergebnisse waren so überzeugend, dass zwei Firmen das Konzept nun aufgreifen und in Feldversuchen erproben wollen.

Der Urknall war vor Abermilliarden Jahren der Ausgangspunkt des Universums, so lautet die gängige Theorie. Seitdem dehnt sich das Weltall immer weiter aus. Wie schnell diese Expansion verläuft, wird durch eine Zahl beschrieben – die Hubble-Konstante. Deren präziser Wert ist in der Astronomie jedoch umstritten. Um ihn zu ermitteln, nahm Maximilian Alt sogenannte Supernovae ins Visier. Diese gewaltigen Sternexplosionen scheinen stets ähnlich zu verlaufen und eignen sich daher sehr gut für kosmische Entfernungsmessungen. In seinem Forschungsprojekt wertete der Jungforscher die Daten diverser Großteleskope aus, nahm aber auch eigene Spektren in einer Sternwarte in der Eifel auf. Auf diese Weise erhielt er einen erstaunlich genauen Wert für die Hubble-Konstante.

Lässt sich ein Springbrunnen mit Licht steuern? Um das zu klären, bauten Til Mantelers und Nicolas Ludwig eine Erfindung nach, die auf den Griechen Heron von Alexandria zurückgeht. Ihr Sonnenbrunnen-Modell besteht aus einer Plastikflasche, in deren Deckel ein Glasrohr steckt. Der Boden ist mit Wasser bedeckt und die Flasche mit schwarzem Papier gefüllt. Beleuchtet man sie mit einer Wärmelampe, erhitzt sich das Papier. Dadurch wird die Luft in der Flasche warm, dehnt sich aus und drückt das Wasser durch ein Glasrohr – der Brunnen sprudelt. Darüber hinaus entwickelten die Jungforscher das Konzept weiter: Sie kombinierten mehrere Plastikflaschen zu einem sich drehenden Brunnenautomaten. Auf diese Weise schufen die beiden einen Kreislauf, bei dem kein Wasser verloren geht.

Ist ein Smartphone über eine längere Zeit Kälte ausgesetzt, kann sein Akku in die Knie gehen und den Dienst versagen. Zwar gibt es mittlerweile Kälteschutzhüllen zu kaufen, etwa aus Gänsedaunen – doch halten sie, was sie versprechen? Um das herauszufinden, initiierte Laura Michelle Felber in ihrem Forschungsprojekt einen Vergleich. Dazu legte sie ihr Handy nacheinander mit jeweils verschiedenen Schutzhüllen zuerst in den Kühlschrank und dann ins Gefrierfach. Dabei ermittelte sie jeweils den Zeitraum bis zum Versagen des Akkus. Im Ergebnis machte das „nackte“ Smartphone als erstes schlapp, eine Hülle wärmt also tatsächlich. Als besonders effektiv erwies sich dabei eine Kombination aus Gänsedaunenhülle und Handwärmer. Damit hielt der Handyakku im Gefrierschrank fast dreimal länger als ohne Hülle.

Stehen zwei Blattfedern nebeneinander, an deren oberen Ende jeweils ein Magnet klebt, lässt sich eine faszinierende Beobachtung machen: Tippt man eine der Metallfedern an und bringt sie wie ein Pendel zum Schwingen, dann beginnt bald darauf auch die andere Feder, sich hin und her zu bewegen. Der Grund ist, dass die beiden Magnete aufeinander wirken und dadurch ein gekoppeltes Pendel entstehen lassen. Wie das im Detail funktioniert, erkundeten Leyan Abu Hasan, Emma Schnegg und Liv Anna Jochimsen in ihrem Forschungsprojekt. Sie verfolgten die Pendelbewegung per Video und zeichneten die schwingenden Magnetfelder mit einem Spezialsensor auf. Dabei stellten die drei Jungforscherinnen fest, dass es vor allem der Abstand zwischen den Magneten ist, der das Pendelverhalten beeinflusst.

Die Glasindustrie ist stark von der Erdgaskrise betroffen. Sie benötigt den Brennstoff, um ihre Schmelzwannen auf bis zu 1600 Grad Celsius aufzuheizen. Da dabei auch enorme Mengen an CO₂ freigesetzt werden, suchten Henrik Laurin Herrmann, Céline Laurel Herrmann und Clara Marie Scherenberger nach einer klimaverträglichen Alternative. Inspirieren ließen sie sich von einem interessanten Phänomen: Werden zwei Bleistiftminen dicht aneinander in einen Mikrowellenherd gelegt, kann sich zwischen ihnen ein Plasma bilden – ein heißer, elektrisch aufgeladener Funken, der hell leuchtet. Mit einem trickreichen Aufbau gelang es den Jungforschenden, solch ein Plasma gezielt und zuverlässig herzustellen. Mit einigen Weiterentwicklungen sollte sich damit Glas effizient schmelzen und bearbeiten lassen.

Solange Murmeln über Asphalt rollen, geht es gut voran. Geraten sie dann aber auf Sand, werden sie rapide abgebremst. Wie sich das im Detail erklären lässt, wollten Donat Miftari und Joséphine Griep herausfinden. Dazu entwarfen sie ein Experiment, bei dem sie unter anderem gefüllte Tischtennisbälle von einer Rampe in ein Becken mit Sand, Glasperlen oder Eisenkörnchen rollen ließen. Je nach Füllung waren die Bälle unterschiedlich schwer, und ihre Geschwindigkeit ließ sich durch die Neigung der Rampe variieren. Zahlreiche Versuchsreihen kombiniert mit Kameraauswertungen ergaben, dass nicht immer die leichten Kugeln am weitesten rollen. Auf tiefem Sand kamen die Kugeln schneller voran als auf flachem. Zudem programmierten die Jungforschenden eine Simulation, die das Geschehen beschreibt und präzise berechnet.

Eine Wasserrakete basiert auf einem verblüffend einfachen Prinzip: Druckluft, die in einem Tank gespeichert ist, lässt einen Wasserstrahl nach unten schießen und treibt das Fluggerät so in die Höhe. Aufgrund dieser simplen Funktionsweise lässt sich eine solche Rakete leicht selbst bauen. Dabei will Justus Jaguttis Hilfestellung geben. Er entwickelte ein Programm, das den Start einer Wasserrakete digital simuliert. Seine Software berücksichtigt, welche Masse und welchen Luftwiderstand die Rakete hat und wie während des Flugs der Druck im Lufttank abfällt. Das Programm kann verschiedene Wassermengen und Raketengrößen durchspielen und so helfen, ein brauchbares Design zu finden. Der Jungforscher baute zudem seine eigene Wasserrakete – mit dem Ziel, die Tauglichkeit seiner Software zu überprüfen.

Eine Minidrohne wird durch Propeller in der Luft gehalten. Dahinter steckt folgendes Prinzip: Dreht sich der Propeller, entsteht über ihm ein Sog und unter ihm ein Überdruck – beides zusammen sorgt für den Auftrieb. Jakob Weber wollte herausfinden, welche Propeller einen besonders guten Auftrieb erzeugen. Dazu stellte er per 3-D-Druck mehrere Exemplare mit unterschiedlichen Flügeln her. Dann platzierte er diese jeweils mitsamt Motor auf einer Waage. Begann der Propeller zu laufen, erzeugte er einen Auftrieb, der die Waage entlastete. Ab 500 Umdrehungen pro Minute war der Auftrieb messbar, bei höheren Drehzahlen nahm er deutlich zu. Der Jungforscher fand heraus, dass der Winkel, mit dem die Flügel von der Propellerachse abstehen, eine wichtige Rolle spielt. Hier erwies sich ein Wert von 16 Grad als optimal.

Magnete können sich bekanntlich kräftig anziehen und auch abstoßen. Diese Kräfte lassen sich für einen verblüffenden Effekt nutzen – das magnetische Schweben. Die große Herausforderung besteht allerdings darin, den schwebenden Magneten so in der Balance zu halten, dass er nicht herunterfällt. Carlos Steiner Navarro konnte diese Herausforderung durch einen raffinierten Trick meistern. Er verwendete eine Grafitplatte und setzte sie dem Feld starker Dauermagneten aus. Das rief in der Platte ein spezielles Magnetfeld hervor, mit dessen Hilfe sich ein kleiner Magnet zum beständigen Schweben bringen ließ – je nach Aufbau über oder neben der Platte. Darüber hinaus gelang es dem Jungforscher, diesen Effekt präzise zu berechnen und so vorherzusagen, an welchen Positionen stabiles Schweben möglich ist.

Verbindet man zwei Metallkugeln mit einem verdrillten Gummiband, setzt sie auf eine flache Platte und lässt die Kugeln dann los, ist ein bemerkenswerter Effekt zu beobachten: In einer Pendelbewegung drehen sich beide Kugeln abwechselnd erst in die eine, dann in die andere Richtung. Verona Miftari und Florian Bauer nahmen das Phänomen genauestens unter die Lupe. Es gelang ihnen, die Bewegung dieses sogenannten Rotationspendels mathematisch zu beschreiben und auszurechnen, wie schnell die Pendelbewegung abläuft und wohin sich die Kugeln bewegen. Um ihre Theorie zu überprüfen, entwarfen die beiden einen Versuchsaufbau, bei dem sie das Hin- und Herrollen der Kugeln filmten und die Bilder dann per Software auswerteten – mit dem Resultat, dass Theorie und Experiment gut übereinstimmten.