Teilnehmer 2005 - Bereich Physik

Es ist mit einfacher Technik möglich Teleskopspiegel äußerst exakt zu schleifen und zu polieren, sodass diese unter Umständen besser sind, als industriell gefertigte. Obwohl die Schleiftechnik sehr einfach ist, entsteht unabhängig von den individuellen Eigenarten des Schleifers immer ein sphärischer Spiegel. Da die entsprechende Literatur über 30 Jahre alt ist und sich auf nicht überprüfte Vermutungen beschränkt, habe ich versucht über physikalische Analyse und Computersimulation des Schleifprozesses die Vorgänge beim Schleifen nachzuvollziehen und zu erklären. Mit Hilfe der Simulation konnte ich als für den Abtrag verantwortliche Faktoren Druck und Geschwindigkeit, als Hauptfaktor die Abtragsdauer ermitteln.

Unsere Arbeit vollzieht die Forschung Coulombs über die Beziehung zwischen dem Abstand von Ladungen und der durch sie bedingten Kraft nach. Die elektrostatische Abstoßung wird mit einem Torsionspendel untersucht, bei dem eine feststehende und eine frei bewegliche Kugel gleichnamig geladen werden und letztere dadurch um einen bestimmten Winkel ausgelenkt wird. Die Betrachtung der Anziehung geschieht mit Hilfe einer aufgeladenen Kugel, die ein vor ihr aufgehängtes Plättchen mit entgegengesetzter Ladung in Pendelbewegungen versetzt. Mit unseren Messungen konnten wir Coulombs Annahme bestätigen, dass die Abstände der Ladungen proportional zur Wurzel des Kehrwerts beider Kräfte sind.

Die Arbeit untersucht die Akustik der Klarinette und vergleicht diese mit der anderer Instrumente am Beispiel der Blockflöte. Klarinetten- und Flötentöne werden im schalltoten Raum aufgenommen und digital ausgewertet. Der unterschiedliche Spektralaufbau in den einzelnen Registern erzeugt die klangliche Vielseitigkeit der Klarinette: Im unteren Tonbereich dominieren ungradzahlige Teiltöne, während das hohe Register einen gleichmäßigen Teiltonaufbau zeigt. Der Klangeindruck ändert sich dadurch von dunkel zu hell. Die Flöte hat in gleicher Lage einen ähnlichen Teiltonaufbau, nur ist ihr Geräuschuntergrund größer und sie ist obertonärmer. Im zeitlichen Verlauf zeigt der Klarinettenton ein schwächeres und ruhigeres Vibrato, das mit dem prägnanten Einsetzen sein wichtigstes Merkmal ist.

In dieser Arbeit wollen wir die Gewinnung von Reinwasser durch Luftblasen erforschen und optimieren. Durch zahlreiche Experimente haben wir uns dem optimalen Aufbau angenähert und uns Gedanken über das Reinwassergewinnungsprinzip gemacht. Dabei haben wir das Naturprinzip des Wasserkreislaufes auf kleinstem Raum simuliert und zur Reinwassergewinnung ausgenutzt. Der aufsteigende Wasserdampf kondensiert hierbei an gekühlten Abdeckplatten und fließt als sauberes Wasser in einen Auffangbehälter. Die Besonderheit dieses Prinzips liegt darin, dass eine Temperatur von ungefähr 50oC ausreicht, um eine größere Menge an Reinwasser zu gewinnen. Ein Anwendungsgebiet dieser Anlage wäre die Schmutzwasserreinigung in Drittewelt-Ländern.

In unserem Projekt haben wir Versuche durchgeführt, um die Wärmekapazität verschiedener Wärmekissen und der Wärmflasche herauszufinden. Dadurch wollten wir feststellen, welches der Kissen am effektivsten ist und erreichen, dass Familien ihr Geld nicht für schlechte Wärmekissen ausgeben. Durch Erwärmen und anschließendes Messen der Temperatur der Kissen in einer isolierten Styroporkiste haben wir die Wärmekapazität bestimmt.

Einstein setzte bei seinen Forschungen voraus, dass man keine Geschwindigkeit erzeugen kann, die schneller ist als das Licht. Im Folgenden zeigt sich, dass dies zwar möglich ist, sich jedoch für interessante Zwecke als nutzlos erweist. Mit Hilfe der Veröffentlichung von P. Dobrinski, der sich bereits mit diesem Thema befasste, entstanden erste Vorstellungen, um einen geeigneten Versuchsaufbau entwickeln zu können. Einige vorgenommene Veränderungen erwiesen sich als hilfreich, um den gewünschten Effekt zu vergrößern.

In unserer Arbeit beschäftigen wir uns mit der Entwicklung eines elektrooptischen Messverfahrens, um genaue Messwerte für den Winkel der Schwingungsebene, den Versatz und die Geschwindigkeit bei einem Foucaultschen Pendel zu erhalten. Grundgedanke des Messverfahrens ist, diese Werte aus den Überlaufzeiten des Pendelkörpers zu ermitteln, wenn er über vier mittig und rotationssymmetrisch unter dem Pendelaufbau angebrachten Infrarotreflexlichtschranken schwingt. Mittels eines speziell dafür geschriebenen Programms lassen sich aus den Überlaufzeiten und vier Vorlaufzeiten alle genannten Werte für jede einzelne Schwingung unabhängig berechnen. Außerdem wurde ein rechnergesteuerter Pendelantrieb konstruiert.