Raus aus der Schule – rein ins Labor!

Christian und Lukas waren von der Zitadelle dabei!Unter diesem Motto bietet die RWTH-Aachen in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mittlerweile ein breites Angebot an Kursen in verschiedenen Schülerlaboren an. Primäres Ziel dabei ist die frühzeitige, spielerische Sensibilisierung für das Studienangebot in den MINT-Fächern der RWTH (http://www.educationlabs.rwth-aachen.de).

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Workshop zum Thema Differentialgleichungen

Am 26.09 kam der Mathematik-Professor Herr Pieper vom Jülicher Standort der FH Aachen zu uns ins Institut, um den Mathe Leistungskursen der Stufe Q2 das Thema Differentialgleichungen näher zu bringen.

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Prof Pieper im Institut


Im Allgemeinen versteht man darunter Gleichungen, die aus einer Funktion und dessen Ableitung bestehen und gelöst auch eine Funktion ergeben. Dieses für die Meisten unbekannte Thema, das in der Schule lediglich oberflächlich im Rahmen des Physik LKs behandelt wird, versuchte er mit viel Witz und unterhaltsamen Anekdoten in 6 Schulstunden intensiver zu beleuchten. Hierbei ließ sich außerdem die Art des Lernens an einer Uni oder Fachhochschule erahnen, da es durchaus eher einer Vorlesung als unserem normalen Matheunterricht ähnelte. Durch Aufgabenstellungen wurden wir Zuhörer jedoch trotzdem gut in das Geschehen integriert, sodass sich logische Schlussfolgerungen im Team gut ableiten ließen. Für alle neu war das Aufstellen von Differentialgleichungen, wobei sich Professor Pieper die Aufmerksamkeit der Schülerschaft mit Beispielen aus dem ganz normalen alltäglichen Leben wie der Funktion für den Abbau der Alkoholkonzentration im Blut sicherte. Auch die anderen Beispiele, wie die Federung bei einem Motorrad zeigten, dass Differentialgleichungen ein nützliches Werkzeug für das Modellieren von Problemstellungen sein können.

Aus dem Workshop konnten wir wirklich viel Lehrreiches mitnehmen und es war ein interessanter Ausblick auf all die Dinge, die die Mathematik noch so zu bieten hat. Ein Besonderer Dank geht an Herrn Schneider für die Organisation, sowie natürlich an Herrn Pieper dafür, dass er sich die Zeit genommen hat, uns dieses Thema mit so viel Begeisterung und Elan näher zu bringen.

(Ines Kluge, Q2)

Physik LK im Julab “Supraleitung”

Am 17. Juni 2014 besuchten wir, der Physikleistungskurs Q2 mit Herrn Schneider das JuLab des Forschungszentrums Jülich. Dort nahmen wir an einem Workshop zum Thema “Supraleitung” unter der Leitung von Christian Müller teil. Dabei hatten wir die Möglichkeit uns mit verschiedenen Experimenten, selbstständig Zusammenhänge zu erschließen.

Zu Beginn wurden wir in die Arbeit mit flüssigem Stickstoff eingewiesen und uns wurden wichtige zu beachtende Sicherheitshinweise erläutert.
Anschließend gingen wir in Zweiergruppen zusammen und konnten nun damit beginnen, selbstständig Versuche zum Thema des faradayschen Induktionsgesetztes durchzuführen, welches wir und selbstständig erarbeiteten.

Verstärkung des magnetischen Feldes mit einem ferromagnetischen Eisenkern.

Verstärkung des magnetischen Feldes mit einem ferromagnetischen Eisenkern.

 

Im Anschluss führten wir Versuche zu Ferro-, Para- und Diamagnetismus durch. Dabei machten wir interessante Beobachtungen, wie zum Beispiel das Schweben eines Ringmagneten durch Ferromagnetismus, welcher aus der sogenannten Austauschwechselwirkung resultiert. Dabei stößt das in der Spule erzeugte magnetische Feld den Magneten ab.

 

 

 

 

 

 
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Mädchentutorenprogramm – Physik zum Erleben

2014-02-10 maedchentutorenprogramm

Auch in diesem Jahr rief Frau Vomberg erneut zum Mädchentutorenprogramm auf. Bereits in Klasse 9 wurden wir gefragt, ob wir an diesem Projekt teilnehmen möchten. Bald darauf waren die Rahmenbedingungen geklärt. Das Ziel dieses Projektes besteht darin den Mädchen der fünften Klasse Physik näher zu bringen. Wir möchten ihnen zeigen, dass Physik nicht nur stupides Formel-Lernen und absolut unbrauchbar ist, sondern, dass Physik überall um uns herum ist und vor allem Spaß macht. Der beste Weg, um dieses Ziel zu erreichen schien für uns, die Physik zum Leben zu erwecken.

Aber natürlich brauchten wir auch interessierte Mädchen. Deshalb haben wir alle fünften Klassen besucht und von unserem Vorhaben berichtet. Das Interesse war größer als erwartet. Da es uns wichtig war, uns persönlich mit den Mädchen zu beschäftigen, konnten wir maximal drei Mädchen pro Klasse aufnehmen, deshalb mussten wir zwischen den interessierten Mädchen einer Klasse auslosen. Außerdem war es uns durch die geringe Anzahl der Mädchen von “normalem Unterricht” wegzukommen. Deshalb bekam jede Mädchengruppe, die aus drei Mädchen aus einer Klasse bestand, ein Mädchen von uns zugeteilt.

Um die Physik zum Leben zu erwecken, wollten wir den Mädchen zuerst einen Einblick in das Thema Raketen ermöglichen. Dafür sahen wir uns zuerst einen Film über Planeten und Raumfahrt an. Das was dort gezeigt wurde, war aber nur ein Vorgeschmack auf das was kommen sollte. Um die Physik der Rakete zum Leben zu erwecken wollten wir diese greifbar machen, deshalb wurden die Mädchen zu einer Ingenieurin für den Bau einer Rakete. Deshalb bauten die, für die Gruppen zugeteilten, Tutoren mit den Gruppen zusammen eine eigen Rakete. Diese besteht aus einer “Papierrakete”, welche auf einen, von einer Klammer verschlossenen, Luftballon geklebt wurde, dieser diente als Antrieb. Mithilfe eines Strohhalms, welcher auf der Papierrakete befestigt wurde, konnte man die Rakete beweglich an einer, zwischen zwei Stühlen gespannter, Schnur befestigen. Wenn man nun die Klammer öffnete, sollte die Rakete, der Physik nach, an der Schnur entlang gleiten. Die ersten Versuche konnten nicht so überzeugen, mit der Zeit jedoch stellten wir fest womit ein Erfolg garantiert ist und so konnte man die letzten Luftballonraketen als richtige Raketen bezeichnen.

Aufgrund des großen Interesses werden wir mit den anderen Mädchen, welche nicht ausgelost wurden, ein weiteres Treffen veranstalten, dieses Mal unter dem Titel Solar-Räder.

Wir bedanken uns für die Teilnahme und das Interesse der anwesenden Mädchen und hoffen, dass es allen teilnehmenden Mädchen gefallen hat-uns jedenfalls hat es sehr viel Spaß gemacht.

Annalena Johnen

Besuch der RWTH Wissenschaftsnacht LK Physik Q1

Am 8. November besuchte der Physik LK Q1 gemeinsam mit seinem Lehrer Herrn Schneider die Wissenschaftsnacht an der RWTH Aachen. Nach einer Stärkung machten wir uns alle zusammen auf zum Kármán-Auditorium, um uns den Einführungsvortrag und die anschließende Show der Physikanten anzusehen, welche dem Publikum auf anschauliche Art und Weise durch lustige Experimente physikalische Phänomene näher brachten. So musizierten sie beispielsweise nur mit Hilfe eines Lasers, einer Solarzelle und eines Verstärkers oder erzeugten eine mehrere Meter hohe sich drehende Flammensäule. Im Anschluss trennten wir uns, um uns in kleineren Gruppen Vorträge beispielsweise über das Higgs-Teilchen² ,oder Konstruktionsfehler am iPhone anzuhören, spannende Experimente auf den Physikjahrmarkt zu bestaunen (siehe Foto) oder  weitere Ausstellungen zu Forschungsprojekten und Studiengängen der RWTH Aachen zu besuchen. Am Schluss besuchten wir noch eine eindrucksvolle Lasershow, um den Abend danach außerhalb des Uni-Geländes noch gemütlich ausklingen zu lassen.
Alles in allem war es eine wirklich schöne und wiederholenswerte Nacht.

Ines Kluge & Lukas Wirtz (Q1)

²Das Higgsteilchen ist ein Boson aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik, welches laut der am LHC  des Cern in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen teilweise bewiesenen Theorie für die Masse von Teilchen verantwortlich ist.

Kooperation des Physik LK mit dem Julab – Simulationsrechnen

Auftakt zur regelmäßigen Kooperation des Physik LK mit dem Julab – Simulationsrechnen – Ein Tag am Forschungszentrum Jülich

Am 12.11.2013 besuchte der Physikleistungskurs Q1 mit Herrn Schneider im JuLab des Forschungszentrums Jülich einen Workshop zum Thema Simulationsrechnen – Eine Brücke zwischen Theorie und Praxis. Ziel des Workshops war es, die Schwingung eines Federpendels am Computer in Partnerarbeit zu simulieren um sich die Berechnungen zu veranschaulichen.

Zu Beginn des Workshops besprachen wir in der Gruppe, unter Leitung von Christian Müller des Forschungszentrums, die Kräfte, die bei einem Federpendel in Ruhelage und in der Schwingung auftreten. Alles war sehr anschaulich anhand einer PowerPoint Präsentation erklärt und man konnte dem Thema sehr gut folgen.  Mechanische Schwingungen waren zu diesem Zeitpunkt Thema des Unterrichts und wir waren alle sehr gespannt wie man denn nun eine Schwingung simulieren konnte.

Nun gingen wir in Zweiergruppen an je einen Computer zusammen, jeder bekam ein Skript, in dem die einzelnen Schritte der Simulation und die Mathematik dahinter sehr gut verständlich erklärt waren, und man dem Skript nur Schritt für Schritt folgen musste.

Alle Teams mussten zunächst eine erste Simulationsrechnung (mit VPython) an einem bereits vorbereiteten Programm durchführen und durch ausprobieren ein Sinnvolles Zeitintervall finden, in dem wir die Schwingungssimulation durchführen wollten. Als nächstes ging es dann richtig los. Alle bauten mit vorbereiteten Materialien ein Federpendel auf und filmten die Schwingung mit einer Kamera. Der Film musste zunächst von uns konvertiert werden und wurde danach von dem Computerprogramm VIANA  analysiert.

Nach so vielen neuen Eindrücken ging es erst mal zur Kantine des Forschungszentrums, wo wir ein leckeres Mittagessen genossen, denn hungrig Arbeitet man schließlich nicht gerne.

Nun ging es weiter. Nach der Analyse des Films konnten wir die Simulationsdaten in Excel importieren, wo wir nun eine Schwingungskurve erhielten. Es war toll zu sehen, wie Berechnungen, die wir kurz zuvor im Unterricht besprochen hatten, am Computer simuliert werden konnten und man hatte ein großes Erfolgserlebnis. Zum Schluss überlegten wir noch, wie man die Simulation anderen Gegebenheiten wie Reibung anpassen könnte und welche Größen Einfluss auf die Frequenz haben. In der abschließenden Gruppenbesprechung stellten wir noch einen genaueren Praxis und Unterrichtsbezug her und wozu Simulationsrechnung verwendet wird.

Insgesamt hatten wir einen sehr schönen, interessanten und lehrreichen Tag im JuLab. Auch die Atmosphäre dort war sehr locker und die Betreuung durch die Mitarbeiter und Praktikanten des Forschungszentrums  sehr gut. Mit der Gruppe um Herrn Schneider hatten wir wirklich viel Spaß und freuen uns auf  den kommenden weiteren Workshop im JuLab im Sommer 2014.

(Luisa Boecking und Julia Dahmen Q1)

Schnupperstudium an der FH Aachen

In Zusammenarbeit mit Herrn Schneider hatte es die FH Aachen (Campus Jülich) ermöglicht, vier physikinteressierten Oberstufenschülern unserer Schule in den Herbstferien ein dreitägiges Schnupperstudium im Bereich Energietechnik anzubieten (Lukas Wirtz, Henri Werth, Jean Zankl, Rebecca Rodrigo).

Praktikum Regelungstechnik

Praktikum Regelungstechnik

Am 21.10 kamen wir vier also am Campus an und wurden auch sofort von der Betreuerin des Schnupperstudiums, Frau Schulz, freundlich in Empfang genommen. Nach einer kleinen Begrüßung, in der uns ein Überblick über die Hochschule, ihre Studiengänge und Vorzüge gegenüber einer Universität gegeben wurde, die vor allem in niedrigen Studentenzahlen, intensiver Betreuung und Praxisnähe liegen, erklärte uns der Dekan des Fachbereiches, Herr Prof. Dr.-Ing. Hodapp, viele weitere Details vor allem zu den einzelnen Studiengängen. Im Anschluss daran besuchten wir eine Vorlesung zum Thema Energietechnik. Auch wenn man so aus dem Zusammenhang gerissen nicht alles verstand (immerhin richtete sich die Vorlesung an Studenten im fünften Semester), erkannten wir doch einige Größen und auch Zusammenhänge aus dem Unterricht wieder und konnten dem Erzählten zumindest teilweise folgen. Vor allem aber bot es uns einen guten Eindruck davon, wie Vorlesungen an einer Hochschule ablaufen. Anschließend konnten wir in einem Praktikum, so wie es an dieser Fachhochschule ab dem 4. Semester zu jeder Vorlesung gehört, im Bereich elektrische Antriebe in einem Labor den 16 Studenten bei ihren Messungen über die Schulter sehen und Fragen stellen. Nach einem gemeinsamen Mittagessen in der Mensa bekamen wir in der einrichtungseigenen Werkstatt von der dortigen Ausbilderin viele verschiedene Gerätschaften wie Fräsen, Drehmaschinen und hochmodernen CAD-Maschinen sowie interessante Projektarbeiten wie einen Tischkicker gezeigt. Zum Abschluss des ersten Tages erhielten wir noch einen Überblick über die Forschungsgebiete und Laboren des Solar-Instituts,  zu deren Projekten auch der Solarturm gehört, wobei u.a. ein 3D-Drucker großen Eindruck hinterließ.

Der zweite Tag startete mit einer Einführung für uns vier in das Simulationsprogramm COMSOL, mit dem komplexe mechanische Gebilde (von einzelnen Bauteilen bis zu ganzen Wolkenkratzern) modelliert und auf ihre Eigenschaften hin untersucht werden können. So können beispielsweise Unglücke wie der Kollaps der Tacoma Narrows Bridge im Vorfeld analysiert und so verhindert werden. Um die so genannte Resonanz, die diesem Unglück zu Grunde liegt, ging es anschließend nach dem Mittagessen auch in der Vorlesung (3. Semester) Elektrotechnik. Hier wurden Phänomene, die und bereits aus dem Unterricht bekannt waren, näher beleuchtet und vertieft, sodass wir dem Ganzen gut folgen konnten.

Praktikum Simulationstechnik

Praktikum Simulationstechnik

Der Morgen unseres letzten Tages begann mit einem Praktikum in Regelungstechnik, in dem wir uns je einer Zweiergruppe Studenten anschlossen und aktiv bei der Aufnahme von Messwerten an den Versuchsständen sowie bei deren Auswertung mithalfen. Es folgte die zum Praktikum passende Vorlesung, in der die theoretischen, an diesem Tag vor allem mathematischen, Grundlagen für die praktischen Arbeiten geschaffen wurden. Hieran an schloss sich ein Gespräch mit Herrn Prof. Dr. Förster, dem Verantwortlichen des Fachbereiches für Physikingenieurwesen, bei dem dieser sich viel Zeit nahm, uns die FH sowie seinen Studienbereich näher zu bringen. Beim darauf folgenden Mittagessen, welches planmäßig den Abschluss des Schnupperstudiums darstellen sollte, entschlossen wir uns, Frau Schulz im Anschluss spontan noch in eine weitere, auf Englisch gehaltene Vorlesung des Masterstudiengangs Energy-Systems zu begleiten, in welchem es ebenfalls um Regelungstechnik ging.

Insgesamt waren es für uns alle vier wirklich sehr interessante drei Tage, sowohl auf fachliche Inhalte wie auch auf die Erfahrungen bezüglich des Lernens an einer Hochschule bezogen. Allen beteiligten Mitarbeitern der FH und vor allem Frau Schulz gebührt ein großer Dank für die hervorragende Betreuung während dieses Schnupperstudiums.

(Rebecca Rodrigo Q2)

Schnupperstudium an der RWTH Aachen

Nur für Schülerinnen der Jahrgangsstufen Q1 und Q2!

Du bist ein Mädchen und findest Technik spannend? Mathe, Physik und Co sind deine Lieblingsfächer? Du möchtest einmal Uniluft schnuppern und Forschung erleben? Du möchtest Wissenschaftlerinnen und Studentinnen kennen lernen? Du möchtest Vorlesungen besuchen?

Dann komm zum dreitägigen Schnupperstudium der RWTH Aachen für Schülerinnen der Jahrgangsstufen Q1 und Q2.

Weite Infos findest du auf der Webseite der RWTH Aachen zu dieser Aktion.

Roboterwettbewerb des DLR (ab Klasse 7)

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Liebe Schülerinnen, liebe Schüler,

das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) hat einen mit 2.500 Euro dotierten Roboterwettbewerb ausgeschrieben.

Teilnehmen können Teams von mindestens zwei Schüler/innen ab Klasse 7 aus Mittel- und Oberstufen allgemeinbildender Schulen aus ganz Deutschland. Das Preisgeld in Höhe von 2.500 Euro soll für eine freigewählte Aktivität von DLR_School_Lab und Gewinner-Team(s) verwendet werden.

Die am Wettbewerb teilnehmenden Teams sollen mittels LEGO Mindstorms® oder anderer geeigneter programmierbarer technischer Baukastensysteme, einen Mars-Rover bauen und programmieren, der folgende Aufgaben autonom bewältigt:

  • Orientierung und Navigation in einer nachgebauten Marslandschaft
  • Auffinden und Einsammeln von magnetbestückten Proben
  • Transport der Proben zu einem farblich markierten Basislager (das eigenständige Absetzen der Proben dort kann erfolgen, muss aber nicht)

Frau Schüller und Frau Kunze werden an unserer Schule für die Teilnahme an diesem Wettbewerb eine Arbeitsgemeinschaft anbieten, die nachmittags in der Schule stattfinden wird. Die zur Entwicklung des “Mars-Rovers” benötigten LEGO Mindstorms® Bausätze werden von der Schule zur Verfügung gestellt und stehen in ausreichender Zahl bereit.

Interessierte Schülerinnen und Schüler melden sich bitte noch diese Woche per E-Mail bei Frau Schüller (Email: schueller@gymnasium-zitadelle.de), die mit euch einen passenden Termin für die AG vereinbaren wird und eure Fragen zu dem Wettbewerb beantwortet.

Der Einsendeschluss für diesen Wettbewerb ist leider schon der 14. Juni. Deshalb müsst ihr euch bei Interesse bitte so schnell wie möglich bei Frau Schüller melden.

Homepage zum Wettbewerb
PDF-Flyer zum Wettbwerb

Mathe CAMMP Week 07.07.-12.07.2013

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Die Mathe CAMMP Week ist ein Angebot der Initiative ANTalive.

Worum geht es bei CAMMP week?
  • Wie sollen die Spiegel in einem Solarkraftwerk optimal angeordnet werden?
  • Wie belädt man am besten ein Flugzeug mit Passagieren?
  • Wie kann man beim Golf den Ball mit einem Schlag einlochen?

Die CAMMP week bringt Schüler/-innen, Lehrkräfte und Wissenschaftler/-innen zusammen, um die Grundlagen der mathematischen Modellierung anhand von praktischen Beispielen zu erlernen. Die Schüler/-innen arbeiten fünf Tage lang an der Lösung eines herausfordernden realen Problems aus Wirtschaft und Industrie.

Dazu nutzen sie mathematische Methoden und Computersimulationen. Die Ergebnisse werden am Ende der Woche präsentiert. Unterstützt werden die Schüler/-innen von Lehrkräften und Betreuern/-innen der RWTH Aachen. Die Schüler/-innen erweitern durch die Arbeit in Gruppen ihre Teamfähigkeit und haben die Chance durch die Vorstellung der Ergebnisse, grundlegende Präsentationstechniken weiter zu entwickeln. Zudem bietet CAMMP week den Schüler/-innen die Möglichkeit einen Einblick in die Berufswelt von Mathematikern, Informatikern und Ingenieuren zu erhalten.

Wer kann teilnehmen?

Teilnehmen können Schüler/innen der Oberstufe sowie Mathematik-lehrer/-innen bzw. Referendare/-innen. Bei der Unterrichtssprache kann zwischen Deutsch und Englisch gewählt werden. Insbesondere Mädchen sollen zu einer Teilnahme ermutigt werden. Teilnehmer/-innen aus Belgien, den Niederlanden und Luxemburg sind ebenfalls besonders willkommen. Eine behindertengerechte, barrierefreie Unterbringung ist möglich.

Informationen

Weitere Informationen gibt es auf der Webseite:
http://www.cammp.rwth-aachen.de.

Fragen an das CAMMP week Organisationsteam bitte per Email an:
cammp@aices.rwth-aachen.de.

Interessenten melden sich bitte möglichst bald per Mail bei Herrn Antwerpen (antwerpen@gymnasium-zitadelle.de), der als Kontakt-lehrer für diese Veranstaltung alle Anfragen bündelt und sich um die Formalitäten bei der Anmeldung kümmert.