Mit dem Helium-Detektor auf Erfolgskurs

Zweiter Platz der Dr. Hans Riegel-Stiftung für Julian Scharr Nach seiner erfolgreichen Teilnahme beim Wettbewerb Ju­gend forscht (3. Platz auf Landesebene) konnte Julian Scharr (Q1) mit seiner Arbeit zur Entwicklung eines Heliumsensors nun auch die Jury im Fach Physik der Dr. Hans Riegel-Stiftung überzeugen und erzielte einen zweiten Platz.

In seiner Arbeit nutzte Julian geschickt unterschiedliche phy­si­kalische Prinzipien, um Prototypen von Heliumsensoren zu konzipieren und als Prototypen zu bauen. Anlass für diese Ar­beit war das von seinem Vater berichtete Problem, vor dem Mitarbeiter in einem Institut zur Pflanzenforschung im For­schungszentrum Jülich regelmäßig stehen: Zur Kühlung eines sehr starken Magneten muss Helium nachgefüllt werden. Dafür muss ein Wis­sen­schaftler auf einen etwa 2m hohen Aufbau steigen und diese Aufgabe „per Hand“ lösen.

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Masterclass Teilchenphysik – Wissen, was die Welt zusammenhält

Am Mittwoch, dem 19.6., nahm der Physik-LK der Q1 unter Leitung von Frau Dr. Wille trotz som­mer­licher Temperaturen und Abi-Gag an der Master­class Teilchenphysik teil, die im Rahmen des Teil­chennetzwerkes von der RWTH Aachen ange­boten wird und von Martin Rongen vor Ort bei uns durchgeführt wurde.

Rund vier Stunden tauchten wir in die fas­zi­nie­rende Welt der Elementarteilchenphysik ein – aller Anfang war schwer, denn am Anfang steht bekanntlich das Wort. So begann der Tag mit einem kurzen Abriss des Stan­dard­modells der Elementarteilchenphysik.

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Quarks und Co im Physikunterricht in der Oberstufe

Am vergangenen Donnerstag war es mal wieder so weit. Bereits zum dritten Mal gastierte Prof. Dr. Büscher in der Zitadelle. Und erneut schaffte er es durch seinen interessanten Vortrag zum Thema „Das Standardmodell der Elementarteilchen­phy­sik“ den Schüler*innen des Physik-Leistungs­kur­ses einen tiefen Einblick in die Besonderheiten und Eigenarten des Mikrokosmos zu vermitteln.

Herr Prof. Dr. Büscher, Mitarbeiter des Grünberg-Instituts (FZ Jülich) und Dozent an der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf, steckte dabei die Schüler*innen förmlich mit seiner Begeisterung für die Struktur der Materie an. Er wusste von den Grundlagen zu berichten, aber auch von aktuellen Forschungsgegenständen.

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Wer wird denn gleich in die Luft gehen?

Versuche zur Supraleitung im JuLab
Am 29.1. stand für den Physik-LK der Q1 sehr viel Praktisches auf dem Programm: Beim Besuch im JuLab konnten wir in zahlreichen Versuchen das Thema Supraleitung hautnah erfahren.

Supraleitung meint die verlustlose Stromleitung, eine Entdeckung, die bereits im Jahr 1911 gelang. Heute werden Supraleiter vor allem in der For­schung, zum Beispiel in Teilchenbeschleunigern oder auch in der medizinischen Dia­gnos­tik, etwa in Kernspintomographen, eingesetzt. Viele weitere Einsatzmöglich­keiten sind denkbar, allerdings sind die bisher bekannten Materialien erst bei sehr tiefen Temperaturen supraleitend, was den Einsatz schwierig bzw. kostspielig macht.

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„Wackelig weiche Materie“ – Forscherteam besucht die Zitadelle

Kurz nach dem Nikolaustag wehte eine er­fri­schende Brise Forschergeist durch den 2. Stock des Institutsgebäudes: Herr Prof. Dr. Aarts (Ox­ford University), Frau Dr. Ripoll und Herr Prof. Dr. Lettinga (beide Forschungszentrum, ICS2/3) be­suchten mit ihrem zehnköpfigen inter­na­ti­o­na­len Team aus Doktorandinnen und Doktoranden die Zitadelle. Die Forscher demonstrierten unse­ren Klassen 9, den Q2-Chemie- und Physik-Grund­kursen und dem Physik-Chemie-Differenzierungskurs der Stufe 8 sechs verblüf­fen­de Experimente und Computersimulationen.

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Schülerinnen und Schüler beim Helmholtz-Tag

Eine Schülergruppe des Gymnasiums Zitadelle besuchte dieses Jahr den Helmholtz-Tag des For­schungszentrums Jülich, der vom JuLab für alle Schulen der Region durchgeführt wird. Der Helm­holtz-Tag findet landesweit in allen Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft statt und ermöglicht den Schülerinnen und Schülern Einblicke in ak­tu­elle Themen der Forschung. Neben Vorträgen von Wissenschaftlern werden auch die entsprech­en­den Forschungsinstitute besichtigt, so dass die Schülerinnen und Schüler den Forschern bei der Arbeit über die Schulter gucken und ihnen direkt Fragen stellen können.

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Physik-Vortrag schürt Begeisterung

Gespannt hören der Physik-Leistungskurs, die bei­den Physik-Grundkurse der Q2 sowie die Physik-Lehrerschaft Prof. Dr. Büscher zu, als er seinen Vortrag über das Standardmodell der Elementar­teilchenphysik beginnt.
Wer bei einem Physikvortrag ein langweiliges, trockenes Prozedere erwartet, hat falsch gedacht! Stattdessen geht die hierfür eingeplante Doppel­stunde um wie im Flug, vor allem dank der lockeren, erfrischenden Vortragsweise mit vielen anschaulichen Vergleichen und lustigen Karika­turen – so wie der Vergleich des Higgs-Bosons mit Margaret Thatcher, auch wenn wir, um diese zu kennen, eigentlich ein bisschen zu jung sind.

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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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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

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)