Projektwoche Leistungskurs Physik

In der Projektwoche vom 3. bis 7. September beschäftigte sich der Physik-Leistungskurs der Jahrgangsstufe 12 mit zahlreichen unterschiedlichen Aufgaben und Problemstellungen. Diese waren allesamt sehr praktisch und technisch orientiert, so dass sich auch die stattliche Zahl an YEA-Mitgliedern in diesem Kurs sehr angesprochen fühlte. Das Gesamtprojekt kann als voller Erfolg gewertet werden, wie die Vorstellung der einzelnen Aufgabenstellungen und deren Bearbeitung im folgenden verdeutlicht:

Fortsetzung des Baus eines Ausstellungsstücks für den Physikgang (YEA-Wetterhaus) (Andrea Baumann und Anna Engel)

Mit einem Schrittmotor und der entsprechenden Ansteuerung fahren die die Buchstaben Y, E und A jeweils in die richtige Position und werden durch LED beleuchtet. Eine Initialisierungsschaltung beim Start sorgt dafür, dass beim Einschalten zunächst die richtige Position gefunden wird. Die Umsetzung erfolgt mittels Mikrocontroler (ATMEGA32) und einem C-Programm.

Roboter-Programmierung (Luca Pawlik und Lukas Ochse)

Dem während des ersten YEA-Jahres bei der Firma Viessmann gebauten Roboter werden weitere Fähigkeiten und Funktionen beigebracht. Die beiden Programmierer befassen sich insbesondere mit einer Routine, die es zwei Robotern ermöglicht miteinander in Kontakt zu treten bzw. aufeinander zu reagieren und Daten auszutauschen.

 

Bau einer H-Brücke zur bipolaren Ansteuerung von Schrittmotoren und Elektromotoren (Alexander Wind, Franziska Penske)

Während des Moduls "Angewandte Physik/Mathematik" war es der YEA-Gruppe um Alexander Wind noch nicht gelungen diese wichtige und recht komplizierte Schaltung aus acht Transistoren funktionsfähig aufzubauen. Dazu konnte nun die Projektwoche genutzt werden. Es dauerte bis zum Freitag, bis die Erfolgsmeldung "es klappt" durch die Physikräume schallte. Diese Schaltung wird benötigt, um Elektromotoren durch elektronische Ansteuerung in unterschiedliche Richtungen laufen lassen zu können. Bei Schrittmotoren kann mittels dieser Schaltung das volle magnetische Moment des Motors abgerufen werden um schwerere Lasten zu bewegen.

Anschluss des Fotovoltaikmoduls auf dem Physikdach an die Batterie und Verkabelung der Anlage (Fabian Schmidt, Jann Hamatscheck)

Das gesponserte Modul wurde im Frühsommer von der YEA auf dem Dach der Physik aufgestellt. Jetzt waren endlich die Batterie und der Solarladeregler da und es stand die Zeit zur Verfügung die Anlage einzurichten. Dazu mussten mehrere Dutzend Meter Kabel verlegt und angeschlossen werden. Auch hier konnte am Freitag die Erfolgsmeldung "es klappt" vernommen werden. Auf dem Dach der Physik wird die Algenzucht (Erzeugung von Biodiesel mit Mikroalgen) der Jugend-Forscht-Gruppe aus der AG von Herrn Croll mit dem Solarstrom versorgt. Mit der Verknüpfung dieser unterschiedlichen Fachgebiete im Bereich der Naturwissenschaften wird sich die Edertalschule in diesem Jahr um den P&G MINT Award in Rüsselsheim bewerben. Allen Beteiligten darf man dazu viel Erfolg wünschen.

Bau eines Akku-Ladegerätes gespeist durch 12 V Gleichstrom der Solaranlage (Julian Grass, Fabian Sauer, Patrick Klinge, Sebastian Scholl)

Um den nun vorhandenen  Solarstrom auch in der Physik sinnvoll zu nutzen, hat diese Gruppe ein einfaches Ladegerät zur Aufladung unserer zahlreich eingesetzten NiMH-Akkus in Messgeräten und Akkuleisten entwickelt und gebaut. Hier war besonderes Fingerspitzengefühl beim Bau einer funktionstüchtigen und vor allem praktikablen Anlage gefragt. Das Ergebnis kann ab sofort in der hintersten Ecke der Physiksammlung bestaunt und genutzt werden.

Bau eines stabilisierten Gleichspannungsnetzgerätes (Sandra Lieder, Nils Heiner, Daniel Dönges, Florian Wildemann)

Einer Bauanleitung aus dem Internet folgend sollte eine Gruppe der YEA vor den Sommerferien ein solches Netzgerät bauen. Das gelang in der begrenzten Zeit damals leider nicht. Aber so leicht lässt man sich ja nicht entmutigen. Die Projektwoche brachte nun noch einmal die Gelegenheit, das Ganze in Ruhe und mit neuem Optimismus anzugehen. Und siehe da, es ist jetzt wirklich ein funktionsfähiges Gerät entstanden, bei dem Sandra und Nils für das Gehäuse und die dort direkt eingebauten Komponenten verantwortlich waren, während Daniel und Florian die elektronischen Bauteile auf einer Platine anordnen und verlöten mussten. Die Vorteile eines solchen Gerätes gegenüber den gekauften von den Lehrmittelherstellern liegen auf der Hand: a) viel preiswerter und b) bei einem Defekt leicht zu reparieren, da die Teile einzeln ausgetauscht werden können. 

Millikan-Experiment zur Bestimmung der Elementarladung des Elektrons (Maximilian Binzer, Brian Trögel und Hendrik Reuter)

 

Als die Biologen vor einigen Jahren eine Kamera als Mikroskopaufsatz zur Demonstration des Mikroskopbildes über Beamer angeschafft hatten, war es der Wunsch der Physiklehrer diese Kamera auch beim Millikan-Experiment einzusetzen. Dadurch könnten alle Schüler eines Kurses gleichzeitig die Messung verfolgen, was sonst nur langwierig einzeln und nacheinander möglich war. Leider war es nach ersten Versuchen nicht gelungen die Kamera sinnvoll auf dem Millikan-Mikroskop einzurichten. Das ist den drei Schülern nun gelungen - ein Riesenerfolg. Zur Durchführung einer Messung über den Beamer müsste nun allerdings die Bildwiederholungsrate vergrößert werden. Ob es dafür Möglichkeiten gibt muss nun noch getestet werden.