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Physik - Forscherwoche 2015

Forscherwoche 2015

Flüssiges Eisen und faszinierende Experimente:

Forscherwoche 2015

das und mehr bot die Forscherwoche dreißig Schülern von fünf Gymnasien aus ganz Deutschland im Saarland Mitte November, darunter sechs ausgewählte Schüler vom Max-Born-Gymnasium.

Teilnehmer im Stahlwerk Dillingen

Mit der Dillinger Hütte stand gleich zu Beginn eine noch laufende Stahlfabrik auf dem Programm. In voller Schutzmontur konnten die Jungforscher den Abstich eines Hochofens beobachten. „Unter grellem Leuchten schießt ein oberschenkelstarker Strahl von flüssigem Roheisen in einen Spezialbehälter auf einem Eisenbahnwagen“, erzählt Julian Gleißner (Q11). Im Stahlwerk wird es veredelt und zu meterdicken Brammen gegossen um zwischen riesigen Walzen zu Spezialblechen mit exakten Maßen verarbeitet zu werden. Dillinger Spezialstähle wurden wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit bei der Pipline durch die Ostsee eingesetzt. Insbesondere die gigantischen Ausmaße der 1km langen Walzhalle zusammen mit dem Lärm der kraftvollen Maschinen und der Hitzestrahlung des glühenden Materials hinterließen bei allen Jungforschern bleibende Eindrücke.

 

Tobias Jaud, Niklas Johne, Hamza
Imamovic, Stefan Brand (v. vorne)
in der Völklinger Hütte

Am nächsten Tag bekamen sie eine Führung durch die Völklinger Hütte, die Ende des 19. Jahrhunderts errichtet wurde und heute zum UNESCO-Weltkulturerbe zählt. Während des zweistündigen Rundgangs wurde die Funktionsweise der Hochöfen und das einzigartige, für damalige Zeiten hochmoderne Transportsystem erläutert. Dabei erklommen alle die über 30m hohen Hochöfen, von wo aus sie den wunderschönen Ausblick über die gesamte Anlage aber auch auf eine 30 Jahre nach Stilllegung noch immer dampfende Abraumhalde vom Format eines kleinen Berges bestaunten.

Beim Workshop an der gastgebenden Schule (Technisch-Wissenschaftliches Gymnasium TWG Dillingen) programmierte ein Teil der Schüler komplizierte Schaltungen wie Förderbandanlagen, Lichtschaltersysteme und Rauchmelder. „Faszinierend, wie das mit Hilfe einer Kombination der einfachsten logischer Funktionen „und“, „oder“ und „nicht“ funktioniert,“ berichtet Michael Dey (Q11).
Die anderen Teilnehmer ergründeten experimentell die Funktionsweise von sogenannten Friction Stiften (bei Wärme wird die Tinte unsichtbar), chromatographierten Chlorophyll und bauten eine Grätzel-Zelle, die mit dem Farbstoff von Malventee aus Licht Strom erzeugt.

 

R2D2-Nachbau des TWG

Danach führten zwei ehemalige Abiturienten des TWG einen den Starwars-Filmen nachgebauten R2D2 in Originalgröße vor, der auf Knopfdruck das Hilfegesuch von Prinzessin Lea projiziert. Ziel dieses Projektes ist, dass sich der kleine Roboter autonom im Schulhaus bewegen kann.

Learning by burning” lautete ein Motto, unter dem die berühmten Physikanten Experimente ihres aktuellen Programms „Licht an“ zur Feier des 20-jährigen Bestehens der Forscherwoche vor 200 Zuschauern präsentierten. „Eine sehr feurige und explosive Show“, urteilt Tobias Jaud (9e): „Eine Schreibtischlampe und ein Parabolspiegel reichen, um Schießbaumwolle zur Explosion zu bringen, eine unter Strom gesetzte Salzgurke leuchtet im gelben Natriumlicht, Flammen züngeln im Takt von Musik, ...“

In den Labors des Lehrstuhls für Funktionswerkstoffe beobachteten die Jungwissenschaftler unter anderem, wie einzelne Atome durch Laserpulse und elektrische Felder aus einer nanometerfeinen Metallspitze herausgerissen und einzeln nachgewiesen werden.
Professor Lenhof vom Zentrum für Bioinformatik erläuterte ihnen, wie Computersimulationen heute die Wirkungen und Nebeneffekte von neuen Medikamentenmolekülen vorhersagen können.

Jeder kennt sie, die Wasserwage. Eine Luftblase im Wasser, die sich entsprechend der Neigung nach links oder rechts verschiebt. Viele Smartphones haben eine entsprechende App – wie aber funktioniert das ohne Wasser? Dies ergründeten die Jungforscher im SinTec Schülerlabor der Fachrichtung Mechatronik der Uni des Saarlandes. Hier lernten sie zunächst die Funktionsweise eines Beschleunigungssensors kennen, dann testeten sie das Verhalten von Potenziometer und Komparatoren, bis sie in der Lage waren, die komplexe Schaltung der elektronischen Wasserwage zu verstehen. „Jeder durfte seine eigene Wasserwaage löten“, erzählt Niklas Johne (Q11). Begeistert führten die Jugendlichen ihre je nach Neigung grün, gelb oder rot leuchtenden Geräte vor.

 

Stefan Brandt und Hamza Imamovic im NanoBioLab

Schon die Größe des „NanoBioLab“, ein Schülerlabor an der Universität des Saarlandes, beeindruckte die Jungforscher enorm. Es enthält alles was eines Chemikers Herz begehrt. Natürlich arbeiteten sie mit Schutzbrille und Schutzmantel. „Ein bisschen fühlten wir uns wie Madame Curie,“ berichtete Hamza Imamovic (Q11).
Zunächst ging es um „Süßstoffe und Zuckerzusatzstoffe“. Im Schülerversuch mussten 5 Zucker und Süßstoffe voneinander unterschieden werden: Sorbit, Glucose, Aspartam, Natriumcyclamat und Xylit. „Der Kniff bestand darin, anhand von deren chemischen Eigenschaften geeignete Nachweismethoden auszuwählen um die genannten Stoffe zu identifizieren“, so Hamza.
Im 2. Block galt es Salzsäure und Schwefelsäure zu unterscheiden. Gleich mehrere Verfahren benutzten die Jungforscher und sicherten so ihre Kenntnisse aus der Schule. „Diese Experimente sind die ideale Ergänzung zum Unterricht, erst neulich haben wir diesen Stoff behandelt“, meinte Stephan Brandt (Q11).
Eine Präsentation der Vorgehensweisen der verschiedenen Schülergruppen zeigte, dass ein geschicktes Ausschlussverfahren den Aufwand stark reduzieren kann.

Abends berichteten die Nachwuchs-Naturwissenschaftler von ihren eigenen Forschungsarbeiten. „Die Forscherwoche bietet diesen engagierten Jugendlichen eine Plattform, wo sie ihre Interessen verfolgen, ihre Neugier befriedigen und mit spannender Forschung in Kontakt kommen“, meint Eckart Werner-Forster, der begleitende Lehrer. „Oft dauerten die wissenschaftlichen Diskussionen der Schüler bis in die Nacht an“, berichtet Bettina Rißner, seine Kollegin, die stolz darauf ist, dass das Max-Born seinen Schülern ein solches Angebot machen kann.