Projekte des PhysikClubs

Projekte des PhysikClubs seit der Gründung Januar 2002

Kurs „Chaos und Strukturen“ (2.Halbj.2002)

- Chaos und Ordnung beim Applaus nach einer Theateraufführung

- Übergang ins Chaos bei tropfenden Wasserhähnen

- Chaotische Schwingungen einer Blattfeder

- Schwingungen einer Kompassnadel

- Lichtbillard und Cantormengen

- Strukturuntersuchungen am Sierpinskidreieck und am Pascalschen Dreieck

- Strukturen von Julia- und Mandelbrotmengen

- Turbulenzen bei der Strömung von Bächen

Zusätzliche theoretische Informationen in Form von Fachvorträgen ergänzten das Programm.

Kurs: Elementarteilchenphysik und Relativitätstheorie (1.Halbj.2002/03)

- Projektorientierte Einführung in die Elementarteilchenphysik unter besonderer Berücksichtigung quantenmechanischer und relativistischer Betrachtungen gewünscht mit Arbeitsmaterial des DESY-Institutes aus Hamburg und Schulexperimenten.

- Lernstationen zur Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie

Astronomie und Physik auf einer Berghütte (Herbstferien 2002)

In Zusammenarbeit mit dem Astronomischen Arbeitskreis Kassel e.V. organisierte ich eine Studienfahrt, die in der ersten Ferienwoche der Herbstferien 2002 auf eine Berghütte der Alpen führte. Dort boten Studenten und Doktoranden Arbeitsgruppen an, die die Schüler/innen in Aspekte der Astronomie und Physik einführten. Große Fernrohre und Computer wurden zur Verfügung gestellt.

Die Arbeitsgruppen waren:

- Beobachtung von Galaxien mit einer CCD-Kamera

- Bildbearbeitung mit einer Webcam

- Programmierung neuronaler Netze

- Positionsbestimmung und Bau einer Sonnenuhr

- Fotografie in Kunst und Wissenschaft

- Bau eines Spektroskops und Spektralanalyse astronomischer Objekte

- Kosmologie

- Einführung in die Beobachtungen des Sternenhimmels

Forschungsprojekt: KamioKanne – Kosmische Müonen in der Thermoskanne (2.Halbj.2002/03)

Das Experiment zum Nachweis von Müonen, die durch die kosmische Strahlung in der Hochatmosphäre entstehen und auf Grund relativistischer Effekt bis zum Erdboden kommen, wurde von uns erstmalig als Schulversuch aufgebaut und durchgeführt. Die Schüler/innen des Physik Clubs bildeten ab Januar 2003 Arbeitsgruppen, die sich mit Aufbau und Auswertung des Experimentes beschäftigten:

AG Lötkolben (Umbau und Weiterentwicklung der Messelektronik)

AG Präsentation (Aufbau einer Ausstellung für die öffentliche Präsentation)

AG Statistik (Erarbeitung der zur Auswertung von 100000 Werten einer Messung notwendigen Statistik)

AG Excel (Bearbeitung der Daten mit EXCEL)

Am Ende des Schuljahres erfolgte auf weiteren Wunsch der Schüler eine kurze Beschäftigung mit der Ethik der Künstlichen Intelligenz.

Projekt: KamioKanne 2: The Cave (Sommerferien 2003)

Im Sommer fuhren 9 Schüler/innen des Physik Clubs mit 5 Physikern des Astronomischen Arbeitskreises Kassel e.V. nach Frankreich und untersuchten erfolgreich die Absorption der Müonen im Gestein der Alpen (Messungen in einer Höhle, verbunden mit mehreren Höhlenexkursionen)).

Forschungsprojekt Netzwerktheorie (Schuljahr 2003/04)

Im Schuljahr 2003/04 gab es ein fachübergreifendes Projekt zur Netzwerktheorie. Beteiligt sind die Fächer Physik, Informatik, Biologie, Soziologie, Wirtschaftswissenschaften, Mathematik und Englisch (da die gesamte Literatur in Englisch ist).

Nach der Einführung in die Theorie, in der die Schüler in Form eines Seminars die englischsprachige Literatur referierten, haben sich die ca. 25 Schüler/innen der Jahrgänge 8 bis 13 mit Forschungsprojekten zur Netzwerktheorie beschäftigt:

- Simulation eines zufälligen Netzwerkes mit Hilfe eines Computers

- Untersuchung von Netzwerkstrukturen bei physikalischen Prozessen (hier tauchte u.a. die Idee auf, Magnetfeldstrukturen mit den Mitteln der Netzwerktheorie zu beschreiben)

- Untersuchung der Ausbreitung von Informationen und Gerüchten in sozialen Netzwerken

- Die Entwicklung der Netzwerkstruktur von Straßennetzen beim Wachsen von Städten

- Aufbau und Training eines neuronalen Netzes

Workshop Evolutionäre Systeme 2004

Über das verlängerte Pfingst – Wochenende 2004 haben sich viele Schüler/innen des Physik Clubs in einem Jugendheim auf der schwäbischen Alb getroffen und ihre Kenntnisse über chaotische Systeme und Netzwerktheorie zur Übertragung der Prinzipien der biologischen Evolution auf physikalische Systeme anzuwenden. Wie auch schon bei der Alpenfahrt gab es eine Mischung aus jungen und älteren Teilnehmern. Das gemeinsame Lernen und Arbeiten der unterschiedlichsten Altersgruppen war sehr erfolgreich.

Workshop Was ist Zeit? 2005

Im Mai 2005 wurden an 6 Tagen in eigenständiger Projektarbeit Probleme zu physikalischen und philosophischen Aspekten der Zeit erarbeitet und präsentiert. Erneut hielt Prof. Ruder vom Institut für theoretische Astrophysik der Universität Tübingen einen Multimedia-Vortrag und erneut gab es eine Höhlenbefahrung, diesmal 6 Stunden in eine aktive Wasserhöhle mit Tauchen.

Workshop Die Welt der Quanten 2006

Im Juni 2006 arbeiteten sich 35 Menschen gemeinsam in die Quantenmechanik ein, unterstützt durch Vorträge von Nobelpreisträger Prof. v. Klitzing und Prof. H. Ruder, unterbrochen von einer ganztägigen Outdooraktion

Physikalische Forschungsprojekte (Schuljahr 2004/2005/2006)

- Atome sichtbar machen: Bau eines Rastertunnelmikroskops

- Für ewig schwebend: Herstellung und Experimente von und mit Supraleitern

- Sonne oder Mensch? Modellversuche zum Treibhauseffekt

- Quasare und Schwarze Löcher: Beobachtungen mit einer CCD – Kamera

- Eine Mini-Sonne aus Schall: Experiment zur Sonolumineszenz

- Wellen hart wie Stahl: Solitonen und Vortexringe

- Das Quantenradiergummi mit einem Mach – Zehnder – Interferometer

- Längenmessungen mit einem Michelson – Morley –Interferometer

- Strom aus Sonnenlicht: Versuche zur Photovoltaik

- Mit Schall sehen: Experimente zur Sonographie

- Sternhaufen im Computer: Simulationen von Vielkörpersystemen

- Bau eines energieabhängigen Cerenkovzählers

- Vorführung eines Plasmagenerators

- Die historische Entwicklung der Quantenmechanik

- Physik und Kunst

- Motor aus Gedächtnismetall

- Bau eines Tornadogenerators

- Bau eines Linearbeschleunigers

-Simulation eines Kometenkerns

ab 2006:

1) Bau und Experimente mit einem Linearbeschleuniger: Elektronen fast so schnell wie Licht!

2) Simulation eines Kometenkerns

3) Nitinol: Unterwasserantrieb aus Gedächtnismetall

4) Chemie: Kunststoff aus Alkohol

5) Sonolumineszenz: Eine Minisonne aus Schall

6) Strukturfunktion und Klima: Untersuchung von Phasenunterschieden in Daten von Eisbohrkernen des Südpols (Kooperation Alfred Wegener Institut Bremerhaven)

7) Laser nur aus Luft: Bau eines Stickstoff - Lasers

8) Chemie ist angewandte Physik…Zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie

9) Warum mögen sich Photonen? Gibt es eine Wechselwirkung von Photonen?

10) Ich sehe was, was Du nicht siehst….Wie entstehen etablierte physikalische Modelle?

11) Durch diesen Tropfen muss er kommen….Wie geht ein Lichtstrahl durch einen Wassertropfen? Forschungen an Wassertropfen

12) Wenn die Luft eisig wird…Haloerscheinungen und Nebensonnen

13) Herstellung und Experimente mit Aerogel: Nichts als Luft

14) Auch nüchtern sieht man Doppelbilder: Experimente mit Doppelbrechung und optisch aktiven Stoffen

15) Ein Bienenschwarm aus Galaxien: Simulation von Galaxienhaufen

16) Verschmelzungen von Galaxien: Werden die Spiralarme zerstört?

17) Der dunkle Rand der Sonne: Temperaturschichtungen der Photosphäre messen

18) Mythos contra Physik: Untersuchung und Erzeugung von Kugelblitzen

19) Für ewig schwebend: Herstellen eines Supraleiters:

20) Biologie: Wie kommunizieren Zellen?

21) Holographie: Räumliches Informationen in zwei Dimensionen

22) Wassertropfenlupe: Eine Minilupe mit Fokussierung

Beiträge zu „Jugend forscht“:

1) - Kamiokanne: Kosmische Müonen in der Thermoskanne

Heiko Engelke, Michael Schreiber, Mike Vogt

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2004: Auszeichnung als beste Arbeit

Landeswettbewerb „Jugend forscht“ 2004: Landessieger Physik

Bundeswettbewerb „Jugend forscht“ 2004: Sonderpreis für eine herausragende physikalische Arbeit

2) - Bau eines Roboterarms mit drei Freiheitsgraden

Heiko Engelke

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2005: Auszeichnung als beste Arbeit

Landeswettbewerb „Jugend forscht“ Technik 2005: 2. Platz

3) - Intensum: Eine neue Größe in sozialen und physikalischen Netzwerken

Florian Grundmann, Le - Minh Pham - Dang, Sebastian Otto

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2005

Landeswettbewerb „Jugend forscht“ Physik 2005: 3. Platz

4) - Simulation und Erforschung von Netzwerken

Stefan Beck, Mathias Sogorski

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2005

Landeswettbewerb „Jugend forscht“ Informatik 2005: 3.Platz

5) - Beobachtung aktiver galaktischer Kerne

Constantin Bär, Moritz Mihm

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2006

Landeswettbewerb Jugend forscht 2006: 2. Platz

Soemmering Preis des physikalischen Vereins Frankfurt

6) - Systemtheorie an Schleimpilzen

Julia Sprenger, Florian Grundmann

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2006

Landeswettbewerb Jugend forscht 2006

7) -Herstellung von Kunststoff

Lutz Künneke

Regionalwettbewerb Hessen Nord

8) – Quantenmechanik einzelner Photonen

Jens Pfeiffer, Jonas Schmöle, Christoph Muster

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2006: Auszeichnung als beste Arbeit
Landeswettbewerb „Jugend forscht“ 2006: Landessieger Physik
Bundeswettbewerb „Jugend forscht“ 2006: Bundessieger Physik

9) –Perkolationstheorie in Netzwerken

Mathias Sogorski, Stefan Beck

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2006

Landeswettbewerb „Jugend forscht“, Informatik 2006

10) – Steuerung eines Roboterarmes

Heiko Engelke

Regionalwettbewerb Hessen Nord 2006

Landeswettbwerb „Jugend forscht“ 2006: Landessieger Technik

Bundeswettbewerb "Jugend forscht" 2006

 Arbeiten 2007:

11.) - Wenn Steine bersten...

Florian Sinning

Fachgebiet: Geo - und Raumwissenschaften

Regionalwettbewerb Hessen Nord

12.) - Untersuchung von Klimavariationen mit Hilfe einer Strukturfunktion

Moritz Mihm, Mathias Sogorski

Fachgebiet: Geo- und Raumwissenschaften

Regionalwettbewerb Hessen Nord

Landeswettbewerb Hessen: Landessieger

Bundeswettbewerb 2007

13.) - Hochfrequenz-Sonolumineszenz

Felix Kreyer, Rico Janusch

Fachgebiet: Physik

Regionalwettbewerb Hessen Nord

Landeswettbewerb Hessen: Landessieger

Bundeswettbewerb 2007: Sonderpreis Forschungscamp Virginia (USA), 4 Wochen

14.) - Konstruktion und Bau einer fokussierbaren Mikrolinse

Kevin Hunold, Björn Siemon

Fachgebiet Physik

Regionalwettbewerb Hessen Nord

15.) - Bau eines lautlosen Unterwasserantriebs

Philipp Jäger, Niclas Müller

Fachgebiet: Technik

Regionalwettbewerb Hessen Nord: : Auszeichnung als beste Arbeit

Landeswettbewerb Hessen: Landessieger

               Sonderpreis für die schöpferisch beste Arbeit des Wettbewerbs

Bundeswettbewerb 2007: 5. Platz

16.) - Synthese und Untersuchung von Polyaminostyrol

Lutz Künneke

Fachgebiet: Chemie

Regionalwettbewerb Hessen Nord

17.) - Entstehung von Haloerscheinungen

Aaron Gilfert, Leon Meier, Till Schüssler

Schüler experimentieren