Bundeswettbewerb Jugend forscht 2013 in Leverkusen

Das Bundesland Bremen – sehr erfolgreich auf dem Bundeswettbewerb – drei Platzierungen und sechs (!) Sonderpreise

Der 48. Bundeswettbewerb Jugend forscht, veranstaltet von der Stiftung Jugend forscht e.V. und der Bayer AG fand vom 30.Mai bis zum 2.Juni 2013 in Leverkusen statt.

108 Wettbewerbsarbeiten mit 188 Teilnehmerinnen und Teilnehmern aus den 16 Bundesländern – dabei 13 JungforscherInnen (3 Mädchen, 10 Jungen) aus Bremen – wurden den Jurygruppen für die Fachgebiete Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik präsentiert.

Das Bundesland Bremen war mit sieben Arbeiten auf dem Bundeswettbewerb vertreten. (Voraussetzung war dabei der Sieg auf dem Bremer Landeswettbewerb im März 2013, vorab dabei die Qualifikation über einen der drei Regionalwettbewerbe in Bremerhaven, Bremen-Nord und Bremen-Mitte im Februar 2013).

Auf dem Bundeswettbewerb werden Platzierungen in den Fachgebieten sowie Sonderpreise und Geldpreise oder Studienaufenthalte vergeben.

Das Bundesland Bremen erreichte in Leverkusen eines der besten Ergebnisse auf Bundesebene überhaupt, nämlich den 3.Platz im Fachgebiet Mathematik/Informatik, den 4. Platz im Fachgebiet Chemie, den 4. Platz im Fachgebiet Physik sowie 6 (!) Sonderpreise.

Wettbewerbsarbeiten aus dem Bundesland Bremen in Leverkusen

Ohne Erdöl zum Superkleber

Der grüne Klebstoff – Klebstoffgewinnung aus den Abfällen von mit Rauchgas gezüchteter Algenbiomasse

Svenja Schwichtenberg (16 Jahre)
Christina Porwig (18 Jahre)
– Schulzentrum Rübekamp –

Das Potenzial von Algen für Klima- und Energieprojekte zu ergründen, steht schon länger im Fokus der Forschung. Die Idee von Svenja Schwichtenberg und Christina Porwig war es, aus einer mit Rauchgas gezüchteten Algenmasse einen haushaltstauglichen Algenklebestoff zu erstellen – einen Ersatz für Kunstharzklebstoffe auf Ölbasis.
Hierzu fügten sie zur Algenmasse Essigsäure, Pflanzenöl, Natriumhydroxid und Gelierzucker hinzu.
In einem mehrstufigen Prozess entstand ein Klebstoff, dessen Klebewirkung nach drei Stunden vergleichbar ist mit der von Klebstoff auf Erdölbasis. Aufgrund seiner guten CO2-Bilanz, der Nutzung von Abfallprodukten und der Einsparung von Erdöl hat er die Bezeichnung „Grüner Klebstoff“ wahrlich verdient.

Tiefer Blick in den Kristall

Dendritische Kristallisation von Salzen

Theresa Zeisner (17 Jahre)
– Ökumenisches Gymnasium zu Bremen –

Manche Salzkristalle zeigen faszinierend schöne, verzweigte Formen. Diese dendritischen Kristalle haben es Theresa Zeisner angetan. Sie untersuchte unter dem Mikroskop, welche Salze dendritische Muster bilden und stellte fest, dass dabei viele Faktoren, zum Beispiel Temperatur und Sättigung der Lösung, eine Rolle spielen.
Durch Experimente mit Salzmischungen konnte sie nachweisen, dass gewöhnliches Kochsalz winzige Keime für schöne Ammoniumkristalle formt.
Mit der sogenannten Röntgenbeugungsanalyse wagte die Jungforscherin sogar einen Blick ins Innere der atomaren Strukturen. Überraschenderweise entdeckte sie auch dann Mischkristalle, wenn die verschiedenen Ionen in ihrer Größe stark voneinander abwichen.

4. Preis (1000 €) (Fonds der Chemischen Industrie)
Einladung zum CASTIC in China (Ernst A. C. Lange-Stiftung)

Mathe mit Büchern

FRACTRAN – eine simple universelle Programmiersprache

Aimeric Malter (15 Jahre)
– Lloyd Gymnasium Bremerhaven –

Maik Sowinski (14 Jahre)
– Ökumenisches Gymnasium zu Bremen –

Joshua Reiners (15 Jahre)
– Altes Gymnasium, Bremen –

Auf dem Papier sieht das Programm ziemlich simpel aus: einfach eine Liste von Brüchen.
Um es zu starten, überlegt man sich einen ganzzahligen Startwert, den man der Reihe nach
mit jedem der Brüche auf der Liste multipliziert. Kommt irgendwann wieder eine ganze Zahl heraus, startet das Programm von vorn – diesmal mit der neuen Zahl als Startwert.
Aimeric Malter, Maik Sowinski und Joshua Reiners haben diese spezielle Software mithilfe
der Programmiersprache FRACTRAN entwickelt. Damit gelang es den Jungforschern, einige
bekannte mathematische Sätze zu beweisen. Darüber hinaus konnten sie einen neuen, bis dato
unbekannten Satz formulieren.

3. Preis (1500 €) (Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.)

Wie schnell fliesst das Wasser?

Messung von Fließgeschwindigkeiten mithilfe der Laser-Doppler-Anemometrie

Alexander Gadomski (21 Jahre)
Matteo Haupt (19 Jahre)
– Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen –

Wie schnell fließt eine Flüssigkeit, etwa das Wasser im Flussbett oder das Blut in den Adern?
Um das festzustellen, gibt es ein raffiniertes Laserverfahren, die Laser-Doppler-Anemometrie.
Alexander Gadomski und Matteo Haupt ist es gelungen, solch ein komplexes Messgerät selbst zu konstruieren. Mit einem Laser bündeln sie Lichtstrahlen auf ein Röhrchen, durch das die zu
untersuchende Flüssigkeit strömt. Ein Detektor nimmt das von der Flüssigkeit gestreute Licht auf
und eine Software errechnet aus den Messwerten die Fließgeschwindigkeit.
Als Anwendungsbeispiel stellen sich die beiden Jungforscher vor, die Fließgeschwindigkeit eines
Hochwasser führenden Flusses zu messen, um die Zerstörungskraft des Wassers einzuschätzen – und womöglich Dämme und Deiche zu verstärken.

4. Preis (1000 €) (Max-Planck-Gesellschaft)
Einladung zum Besuch im Joint Research Centre, Ispra, Italien (Europäische Kommission, Joint Research Centre (JRC))
Preis für Qualitätssicherung durch zerstörungsfreie Prüfung (500 €) (Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V.)

Tablette nicht vergessen

Überwachte Tablettenbox

Jan Niklas Thielemann (18 Jahre)
– Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen –

Das Ziel des Projekts von Jan Niklas Thielemann ist es, Menschen bei der pünktlichen und
regelmäßigen Einnahme von Tabletten zu unterstützen. Hierzu hat der Jungforscher eine
Tablettenbox entwickelt, bei der das jeweilige Tablettenfach nur zu einer vorgegebenen Zeit
„freigeschaltet“ wird. Aufgrund von mechanischen Sperren bleibt das Fach die restliche Zeit
verschlossen.
Gesteuert wird die Box über einen Mikrocontroller sowie über einen Fototransistor, der das
Öffnen der Fächer registriert. So kann auch die Information, ob die Tablette genommen wurde,
auf einem Display angezeigt werden. Um die Tablettenbox möglichst bedienerfreundlich zu
gestalten, werden viele Informationen – beispielsweise Zeit und Datum – automatisch eingestellt.

Einladung zum Besuch im Joint Research Centre, Ispra, Italien (Europäische Kommission, Joint Research Centre (JRC))

Nichts als Sand

Sand ist nicht gleich Sand – im Produktionsprozess von Glas

Niklas Lefevre (17 Jahre)
– Ökumenisches Gymnasium zu Bremen –

Die Industrie stellt Glas aus Sand her. Allerdings nutzt sie dafür meist nur bestimmte Sorten, die unterirdisch gewonnen werden, was irreversible Schäden an Landschaft und Naturhaushalt verursacht. Niklas Lefevre hat untersucht, ob sich Glas auch aus preiswertem Sand schmelzen lässt, den es in Wüsten oder an Stränden im Überfluss gibt.
Bei Experimenten mit sechs verschiedenen Sorten unterschiedlicher Herkunft – von Deutschland bis Namibia – kam er zu der Erkenntnis, dass die Glasherstellung im Brennofen weit komplexer ist als gedacht und die Prozesse mit Temperaturen bis 1500 Grad C viel Erfahrung erfordern.
Dennoch gelang es ihm, aus vier verschiedenen Sandsorten glasartiges Material zu erschmelzen, aus dem sich Scheiben oder Flaschen herstellen lassen.

Einladung zur „Expo-Sciences Europe 2013“ in Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate (Deutsche UNESCO-Kommission e.V.)

Kugeln sortieren mit System

Konstruktion eines Roboters zur Lösung der Teufelstonne

Claas Ehmke (18 Jahre)
Marvin Hindmarsh (17 Jahre)
Marvin Meister (17 Jahre)
– Kippenberg-Gymnasium, Bremen –

Claas Ehmke, Marvin Hindmarsh und Marvin Meister haben ein Problem – nämlich eine
ungelöste Teufelstonne, ein Geduldsspiel vergleichbar mit dem Rubik’s Cube.
Doch statt sich an der Umorganisation der farbigen Kugeln selbst die Zähne auszubeißen,
konstruierten die drei jungen Tüftler einen Roboter, der diese Aufgabe übernimmt.
Dazu ermittelten sie mithilfe der mathematischen Gruppentheorie sowie computergenerierter
Zugfolgen zunächst den effizientesten Lösungsweg. Der Roboter wird mithilfe eines
3-D-CAD-Programms nach funktionellen sowie ästhetischen Gesichtspunkten gebaut.
Anhand einer selbst entwickelten elektrischen Schaltung kann der Roboter die vom Computer
kommenden Befehle umsetzen und das Geduldsspiel mühelos lösen.

Preis für eine besondere technische Leistung (500 €) (Heinz und Gisela Friederichs Stiftung)

Außerdem

Claudia Balster
– Gymnasium an der Hamburger Straße –

Helmholtz-Lehrerpreis für besonders engagierte Projektbetreuer
(Gestiftet von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren in Zusammenarbeit
mit der Beckurts-Stiftung, der Stiftung Jugend forscht e.V. und dem Deutschen Verein zur
Förderung des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts (MNU).)


Bildquelle: Stiftung Jugend forscht e. V.