Preisträgerinnen und Preisträger - Bundeswettbewerb 26. bis 29. Mai 2022 in Lübeck - Jugend forscht
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Preisträgerinnen
und Preisträger
57. Bundeswettbewerb
26. bis 29. Mai 2022 in Lübeck
57. Bundeswettbewerb
26. bis 29. Mai 2022 in Lübeck
Unter der Schirmherrschaft des
Bundespräsidenten
Veranstaltet von der
Stiftung Jugend forscht e. V.,
Bundessiege und
Hamburg
und dem FORSCHUNGSFORUM
Schleswig-Holstein e. V. Platzierungen
Mit freundlicher Unterstützung durch
Mitglieder des FORSCHUNGSFORUMS
Besondere Unterstützer
Sonderpreise
Sonderpreise nach Fachgebieten
Fachgebietsübergreifende Sonderpreise
Unterstützer
Jugend forscht Schule 2022
Impressum
3
Fachgebiets- Bundessieg – Preis für eine
außergewöhnliche Arbeit | 3.000 €
Bundessieg – Preis für die
originellste Arbeit | 3.000 €
Bundessieg – Preis für die beste
interdisziplinäre Arbeit | 3.000 €
übergreifende Bundespräsident Bundeskanzler Bundesministerin für Bildung und
Frank-Walter Steinmeier Olaf Scholz Forschung Anja Karliczek, MdB
Preis für eine Arbeit zum Thema
„Nachwachsende Rohstoffe“ | 1.500 €
Bundesminister für Ernährung und
Landwirtschaft Cem Özdemir, MdB
96 31 7
Hendrik Ridder (16) Cornelius-Ägidian Quint (18) Maximilian Pfannkuch (19)
Bremen Husum Altenhasslau
Gymnasium Vegesack, Bremen Hermann-Tast-Schule Husum Jaro Filip (19)
Maintal
Dominik Hein (19)
Goldbach
Ludwig-Geißler-Schule, Hanau
Bremen Schleswig-Holstein Hessen
Wasserrakete Schnelle Samen für Energiereiches Licht
marsch! neue Moore gegen Viren
Vollautomatische Sphagnum Mikrosphären | revolutionAIR – Entwicklung
Raketenabschussstation (mit SMS – die schnelle Moor-Re- eines effizienten Luft
App-Steuerung, Wetterstation naturierung reinigungssystems auf Basis
und Live-Video) von UV-LEDs
Laudatio Die Jury beeindruckte in außer- Hendrik Ridder baute in zweijähriger Laudatio Cornelius-Ägidian Quint verwirk- Intakte Moore speichern große Mengen Laudatio Die Anwendung von UVC-Licht und Kurzwelliges UVC-Licht ist sehr ener-
gewöhnlichem Maße sowohl die Qualität als Entwicklungszeit eine 2,5 Meter lange lichte seine besonders kreative Idee zur Re- des Treibhausgases Kohlendioxid. Aller- die Gestaltung der Luftströme ist bei diesem giereich und zerstört somit Viren und
auch die Quantität der interdisziplinären Leis- Wasserrakete, die bis in eine Höhe von naturierung von Mooren sehr systematisch. dings wurden hierzulande die meisten Projekt sehr durchdacht und belegt zusam- Bakterien. Bislang wurde es zumeist
tung von Hendrik Ridder. Der Jungforscher 270 Metern fliegen kann. Sie wird von Die Entwicklung der Alginatkügelchen, die Moore entwässert und ihre Renaturie- men mit den mikrobiologischen Methoden mit Quecksilberdampflampen erzeugt,
verblüffte mit Software- und Systemarchi- einer eigens konstruierten Startrampe Moosfragmente schützen, verfolgte er sehr rung ist langwierig. Cornelius-Ägidian die interdisziplinäre Herangehensweise. inzwischen gibt es dafür aber auch ent-
tekturen von Steuerungs-, Früherkennungs- abgeschossen und mittels eines dazu- konsequent. In umfangreichen Versuchen be- Quint fand eine Möglichkeit, wie sich Maximilian Pfannkuch, Jaro Filip und Dominik sprechende Leuchtdioden (LEDs). An-
und Notfallsystemen. Die Verknüpfung dieser gehörigen Servers sowie durch ein zu- legte er die Wirksamkeit seiner Methode und Moose auf ehemaligen Moorflächen Hein wendeten Methoden aus den Bereichen geregt durch die Coronapandemie ent-
autodidaktisch erarbeiteten Kommunikati- sätzliches Steuerboard vollautomatisch meldete ein Patent an. schneller wieder ansiedeln lassen: In- Physik, Elektronik, Mikrobiologie und Infor- wickelten Maximilian Pfannkuch, Jaro
onssysteme ermöglicht den Datenaustausch betankt und gesteuert. Der gesamte dem nämlich vermehrungsfähige Pflan- matik souverän an und entwickelten diese Filip und Dominik Hein ein Gerät, das
zwischen zehn Millionen Nutzenden weltweit Vorgang lässt sich über eine selbst pro- zenzellen so verpackt werden, dass sie weiter. Sie erzeugten mehrere Versuchs- und die Raumluft mit dem Licht von LEDs
in Echtzeit. grammierte App einsehen und über- sich wie Samenkörner großflächig aus- Testaufbauten per Rapid Prototyping im 3-D- desinfiziert. Mittels mikrobiologischer
wachen. Die Wasserrakete des Jungfor- streuen lassen. Der Jungforscher ver- Druck. Ihr Prototyp erzielte hohe Desinfek- Untersuchungen konnten sie die erfor-
schers dient als fliegende Wetterstation. mehrte Sprossen der Moosart Sphagnum tionsleistungen und ist vielfältig einsetzbar. derliche Bestrahlungsdosis und die nö-
An der Raketenspitze werden Daten wie fallax in gefiltertem Moorwasser und tige Verweilzeit der Luft im Gerät ermit-
Höhe, Temperatur, Luftqualität, Posi- umhüllte sie mit Alginat, einem trans- teln. Die Jungforscher programmierten
tion, Ausrichtung und Drehung gesam- parenten Kohlenhydrat aus Algen. In zudem eine App, die anhand der Handys
melt. Diese werden in Echtzeit über ein einer mit feuchtem Torf befüllten Wan- im Raum die Zahl der anwesenden Per-
richtfunkbasiertes Antennensystem, ne wuchsen aus den Alginatkügelchen sonen ermittelt und auf dieser Basis die
das sich per GPS ausrichtet, an die Bo- kleine Moospflanzen. Werden die Kü- Luftreinigungsanlage steuert. Nun soll
denstation übermittelt. Der gesamte gelchen mit Moorwasser hergestellt, so die Wirksamkeit des Geräts durch noch
Flug kann über eine Kamera in der Ra- vermutet Cornelius-Ägidian Quint, kann spezifischere LEDs oder auch Laserdio-
ketenspitze live mitverfolgt werden. das Moos noch besser wachsen. den weiter gesteigert werden.
6 FACHGEBIETSÜBERGREIFENDE BUNDESSIEGE FACHGEBIETSÜBERGREIFENDE BUNDESSIEGE 7
Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales
2. Preis | 2.000 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales
3. Preis | 1.500 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales
4. Preis | 1.000 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales
5. Preis | 500 €
Bundesminister für Arbeit und Soziales
Platzierungen Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB Hubertus Heil, MdB
Sonderpreis – Teilnahme am Stockholm Preis für eine Arbeit von Auszubildenden
Junior Water Prize in Schweden auf dem Gebiet „Mensch – Arbeit –
Stockholm International Water Institute Technik“ | 1.000 €
Arbeitgeberverband Gesamtmetall mit
Preis für eine Arbeit von Auszubildenden Unterstützung der NORDMETALL-Stiftung
auf dem Gebiet „Mensch – Arbeit –
Technik“ | 500 €
Arbeitgeberverband Gesamtmetall mit
Unterstützung der NORDMETALL-Stiftung
2 1 3 11 10
Vincent Nack (15) Luise Florentine Mast (18) Mark Oude Elberink (17) Nils Wetzels (19) Nikolaj Schlumbohm (17)
Höhenkirchen Pfalzgrafenweiler Erlangen Rheurdt Münster
Staatliches Gymnasium Schill+Seilacher GmbH, Böblingen Ohm-Gymnasium Erlangen Tom Conrad (20) Ansgar Tumbrink (18)
Höhenkirchen-Siegertsbrunn Alpen Havixbeck
Jugendforschungszentrum Vincent van Husen (19) Lennart Steingaß (18)
Schwarzwald-Schönbuch, Nagold Wesel Münster
LEMKEN GmbH & Co. KG, Alpen Annette-von-Droste-Hülshoff-Gymnasium,
Münster
Bayern Baden-Württemberg Bayern Nordrhein-Westfalen Nordrhein-Westfalen
Rad fahren – Spezieller Blutzucker-Manager Mechanische Clevere
aber sicher! Mikroplastikfilter Diabetes im Blick – Blut- Unkrautbekämpfung Lagerbuchhaltung
zuckerwertanzeige zur
Entwicklung eines Notbrems- Der MiPlaFi 2.0 – Mit gutem Selbstfahrende MINI-Hacke Entwicklung einer innova-
Unterstützung beim Diabetes-
Assistenzsystems für Fahr Gewissen Wäsche waschen tiven Kochbuch-App zur
management
räder (Bike Emergency Braking Minimierung von Lebens
System) mittelabfällen
Laudatio Das Repertoire der von Vincent Rad fahren ist gesund und umwelt- Textilien aus Kunstfasern geben beim Blutzuckersensoren helfen Diabetes- Zwischen Gemüsekulturen ist die ma- In privaten Haushalten verderben oft-
Nack verwendeten Methoden reicht von Me- schonend, jedoch auch nicht ganz Waschen Mikroplastik an das Wasser kranken, ihren Blutzuckerwert selbst nuelle Bodenbearbeitung mit der Ha- mals Lebensmittel, weil die Menschen
chanik, Elektronik und Informatik bis hin zu ungefährlich. Um die Sicherheit von ab. Luise Florentine Mast konnte die zu kontrollieren. Das Ablesen der Werte cke äußerst mühsam. Nils Wetzels, keinen Überblick haben, was alles in
realen Fahrversuchen. Er überzeugte mit Radfahrenden im Straßenverkehr zu Teilchen im Abwasser nachweisen und erfolgt oft über ein Handy. Insbesondere Tom Conrad und Vincent van Husen ihren Kühl- und Speiseschränken la-
seinem profunden Wissen zur Sensortechnik erhöhen, entwickelte Vincent Nack ein machte sich an die Entwicklung eines nachts oder beim Autofahren kann das entwickelten daher ein Fahrzeug, das gert. Hier wollten Nikolaj Schlumbohm,
und mit seinen Konstruktionsfähigkeiten, die Notbrems-Assistenzsystem für Fahr- entsprechenden Filters. Die Wahl des umständlich sein. Daher entwickelte den Ackerboden zwischen Nutzpflanzen Ansgar Tumbrink und Lennart Steingaß
er konsequent auf ein relevantes Problem räder, das Frontalzusammenstöße so- Filtermaterials fiel auf das Gewebe eines Mark Oude Elberink ein nutzerfreund- selbstständig hackt und das Unkraut Abhilfe schaffen. Sie programmierten
anwendete. Der Jungforscher hatte immer wie Unfälle beim Abbiegen durch eine speziellen Wäschesacks, das Gehäuse liches und kostengünstiges Gerät für das so auf mechanischem Weg entfernt. An eine Handy-App, die Kassenzettel ein-
die Sicherheit im Fokus und bewies ein sehr sensorbasierte Bremsvorrichtung ver- des Filters entwarf die Jungforscherin Blutzuckermanagement. Sein einfach einem Stahlgestell befinden sich vier scannt und mittels Schrifterkennung
hohes Maß an Experimentierfreude und Ver- hindert. Sein Bike Emergency Braking per CAD am Computer. Auf dieser Ba- zu bedienendes Display mit optionaler Räder, die ein Elektromotor antreibt. Die eine private Lagerbuchhaltung anlegt.
antwortung. Der Prototyp zeigt das große Po- System, kurz BEBS, besteht aus einem sis konnte sie einen ersten Prototyp am Alarmfunktion kann an jedem Ort mit automatische Hacke kann zum Beispiel Auf Basis der registrierten Bestände
tenzial für eine nachhaltige, sichere Mobilität. Sensorsystem mit Ultraschallsensoren 3-D-Drucker fertigen und einen zweiten WLAN-Empfang aufgestellt werden und auf Feldern mit Salat, Kohl oder Zwie- schlägt sie aus einem verknüpften di-
und einem Kreiselstabilisator, ein so- aus Metall von einer Firma herstellen zeigt den Blutzuckerwert zuverlässig an. beln eingesetzt werden. Sie verfügt über gitalen Kochbuch anschließend gezielt
genanntes Gyroskop. Das BEBS lässt lassen. Nachdem die Filter zunächst Der Jungforscher nutzt seine patentier- einen Fühler, der die Kulturen ertastet Rezepte vor. Zudem warnt die Anwen-
sich auf der Lenkstange von Fahrrädern noch extern an den Waschmaschinen- te Erfindung bereits selbst, etwa in der und jeweils bedarfsgerecht das Hack- dung, sobald eine eingekaufte Ware
nachrüsten. Bei einer Gefahrensituation ablauf angeschlossen wurden, folgte im Schule, um seinen Blutzucker immer messer mittels pneumatischer Steue- das Haltbarkeitsdatum zu überschrei-
greift das autonome Bremssystem in zweiten Schritt ein Filter, der in das Ge- im Blick zu haben und so im Bedarfs- rung einfährt. Die Jungforscher hoffen, ten droht. Die Jungforscher hoffen, das
die Fahrradbremse ein. Dabei löst ein rät integriert wird. Auch dieses Modell fall sofort reagieren zu können. Aus der mit ihrem Gerät den Einsatz chemischer private Einkaufsmanagement auf diese
Elektromotor über einen Seilzug die wurde mittels CAD entwickelt. Wasser- Idee, seinen Eltern und sich die Blut- Unkrautvernichtungsmittel zu reduzie- Weise so zu verbessern, dass weniger
Notbremsung aus und bringt das Rad analysen bestätigten seine Wirksam- zuckerbeobachtung zu vereinfachen, ren, ohne andererseits landwirtschaft- Lebensmittel unbrauchbar werden. Im
kontrolliert zum Stehen. keit. Aktuell läuft bereits ein Patentver- ist ein Produkt entstanden, das vielen lichen Betrieben hohe Personalkosten nächsten Schritt möchten sie ihre App
fahren. Betroffenen den Alltag erleichtern kann. für die Bodenbearbeitung aufzubürden. noch um eine Foodsharing-Funktion
ergänzen.
8 BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / ARBEITSWELT BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / ARBEITSWELT 9
Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
2. Preis | 2.000 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
3. Preis | 1.500 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
4. Preis | 1.000 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
5. Preis | 500 €
Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher
Platzierungen Forschungszentren mit Unterstützung des Forschungszentren mit Unterstützung des Forschungszentren mit Unterstützung des Forschungszentren mit Unterstützung des Forschungszentren mit Unterstützung des
GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozean- GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozean- GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozean- GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozean- GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozean-
forschung forschung forschung forschung forschung
Sonderpreis – Teilnahme an der
Expo-Sciences Luxembourg
Fondation Jeunes Scientifiques Luxembourg
26 24 30 25 22
David Sauer (18) Rufus Wegner (18) Tonya Avemarg (15) Lale Memis (19) Emil August Botezatu (16)
Mühlhausen Mutscheid Kiel Mainz Rostock
Gymnasium am Kaiserdom, Speyer Städtisches St. Michael-Gymnasium, Gymnasium Altenholz Gymnasium Mainz-Oberstadt CJD Christophorusschule Rostock
Bad Münstereifel David Dühr (17) Josua Ly Zehner (18)
Heidelberger Life-Science Lab am Worms Rostock
Deutschen Krebsforschungszentrum Gauß-Gymnasium Worms CJD Christophorusschule Rostock
Dascha Dobrozki (18)
Heidelberger Life-Science Lab am Rostock
Deutschen Krebsforschungszentrum Erasmus-Gymnasium, Rostock
Mikro-MINT: Schülerforschungszentrum
Rostock
Rheinland-Pfalz Nordrhein-Westfalen Schleswig-Holstein Rheinland-Pfalz Mecklenburg-Vorpommern
Oxidativer Stress Mehr Resistenz Fischzucht mit Knock-down für Wenn Mikroplastik
Wirkungsmechanismen im Boden natürlichen Helfern Krebs-Gen träge macht
von Dihydroxybenzenen in
Wechselertrags-Polykultur Wie kann nachhaltige Aqua- ParaToxUm
Pflanzen TRNP1 als Krebstarget – ein
(WEP) kultur an Land funktionieren?
neuer Ansatz gegen das
Wachstum von Krebszellen?
Laudatio David Sauer überzeugte die Jury Dihydroxybenzene (DHB) kommen als Rufus Wegner fand heraus, wie die Wi- Fischzucht in Becken an Land benötigt Lale Memis und David Dühr fanden Mikroplastik belastet zunehmend un-
mit seiner selbst gestellten Fragestellung, der Abbauprodukte bestimmter organischer derstandskraft von Ackerböden gegen- eine Abwasserreinigung, denn Reste in der Fachliteratur Berichte darüber, sere Gewässer. Emil August Botezatu,
kreativen Herangehensweise und mit metho- Stoffe in der Umwelt vor. Ihre toxische über Trockenheit gezielt gesteigert des Fischfutters und Ausscheidungen dass das Gen TRNP1 bestimmte Tumore Josua Ly Zehner und Dascha Dobrozki
discher Exzellenz. Schließlich führte die wis- Wirkung wurde vielfach beschrieben, werden kann. Seine sogenannte Wech- der Tiere müssen wieder aus dem Was- schneller wachsen lässt. Das brachte untersuchten, ob winzige Polystyrol-
senschaftliche Auswertung seiner Ergebnisse über die Wirkmechanismen hingegen selertrags-Polykultur ahmt natürliche ser entfernt werden. Tonya Avemarg sie auf die Idee, die Rolle des Gens bei partikel im Wasser die Vitalität von
zu einer fundierten Interpretation. Zudem be- ist noch wenig bekannt. David Sauer un- Ökosysteme nach. Auf ein und dersel- suchte einen Weg, diesen Aufwand zu Leberkrebs zu untersuchen. Mithilfe Pantoffeltierchen verändern. Sie ver-
eindruckte er die Jury mit seinem Enthusias- tersuchte diese am Beispiel der Acker- ben Fläche werden mehrere Pflanzen umgehen. Sie baute eine Aquakultur von synthetisch hergestellten RNA- netzten ein Mikroskop mit Computer
mus und unaufhaltsamen Forschergeist. Die Schmalwand, einem Kreuzblütler. Er so ausgesät, dass sich ihre Vegetations- auf mit dem Ziel, die Reststoffe direkt Molekülen blockierten sie gezielt TRNP1 sowie Mikrocontroller und schrieben
nächsten Versuchspflanzen warten bereits brachte DHB in unterschiedlicher Kon- phasen überschneiden. Hauptwachstum durch andere Lebewesen im Wasser in Leberkrebszellen und beobachteten eine Bildanalysesoftware zur stetigen
darauf, in spannenden weiterführenden Ex- zentration auf die Blätter auf und konnte und Ernte finden jedoch zu unterschied- bestmöglich verwerten zu lassen. Dafür über mehrere Tage Wachstum und Nachverfolgung der Bewegungen der
perimenten vom Jungforscher analysiert zu damit reduziertes Blattwachstum nach- lichen Zeiten statt. Auf diese Weise ist wählte die Jungforscherin als Zuchtfi- Form der Zellen. Unter dem Mikroskop Einzeller. Die drei fanden heraus, dass
werden. weisen. Gleichermaßen minderte DHB der Boden das ganze Jahr über bewach- sche Stichlinge und für die Verwertung wurde sichtbar, dass die Größe und die die Tierchen die Partikel zwar aufneh-
im Nährmedium die Wurzellänge. Der sen. Das ändert seine Feinstruktur, die der Abfallnährstoffe sowie anfallender Zahl der Zellen beim Knock-down von men und damit träge werden, aber nicht
Jungforscher fand zudem heraus, dass Speicherkapazität für Wasser steigt und anorganischer Salze Miesmuscheln, TRNP1 zurückgehen. Das ist ein Hin- absterben. Vermutlich hemmt das Poly-
der Gehalt der Aminosäure Cystein in Erosion wird verringert. Mit Feldversu- Felsengarnelen, Seeringelwürmer, Zu- weis darauf, dass das Gen tatsächlich styrol im Körper primär die Nahrungs-
den Pflanzen durch die Einwirkung von chen und Bodenanalysen konnte der ckertang und Rotalgen. Anhand regel- die Bildung von Lebertumoren beein- aufnahme, es wirkt aber nicht toxisch,
DHB erhöht wird. Dies ist ein Indiz da- Jungforscher belegen, dass Bodenlebe- mäßiger Wasseranalysen konnte sie flusst. Möglicherweise, so glauben die zumal die Einzeller die Partikel wieder
für, dass diese Substanzen in den Zellen wesen durch Polykultur aktiver sind als nachweisen, dass ihr Konzept funktio- Jungforscherin und der Jungforscher, ausscheiden. Problematischer als für
oxidativen Stress auslösen. Mit diesem beim herkömmlichen Anbau. Als posi- niert. Sie errechnete ferner das optimale könnte die Blockade von TRNP1 Teil ei- die Mikroorganismen, so das Fazit der
Wissen wird die Wirkung von Giften – tive Folge steigt die Fruchtbarkeit und Mengenverhältnis der einzelnen Arten ner Krebstherapie werden. Dafür müss- Jungforscher, könnte das Mikroplastik
womöglich auch auf den Menschen – die Krume kann Wasser schneller und und zeigte, dass eine solche nachhaltige te aber noch die genaue Funktionsweise für jene Lebewesen sein, die weiter oben
noch besser verständlich. besser speichern. Fischzucht auch aus wirtschaftlicher des Gens erforscht werden. in der Nahrungskette stehen.
Sicht effizient ist.
10 BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / BIOLOGIE BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / BIOLOGIE 11
Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband
2. Preis | 2.000 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband
3. Preis | 1.500 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband
4. Preis | 1.000 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband
5. Preis | 500 €
Fonds der Chemischen Industrie im Verband
Platzierungen der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V. der Chemischen Industrie e. V.
Sonderpreis – Einladung zum European Preis für eine Arbeit auf den Gebieten Preis für die Verknüpfung von Theorie mit Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der Preis für eine Arbeit zur nachhaltigen Ent-
Union Contest for Young Scientists der Naturwissenschaften und der Technik chemischer Praxis | 1.000 € Biotechnologie | 1.000 € wicklung in der chemischen
European Commission | 1.500 € Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. Fonds der Chemischen Industrie im Verband Industrie | 1.000 €
Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung der Chemischen Industrie e. V. Fonds der Chemischen Industrie im Verband
Europa-Preis für Teilnehmende am Euro- der Chemischen Industrie e. V.
pean Union Contest for Young Scientists
Deutsche Forschungsgemeinschaft
34 45 35 42 43
Hannah Amrhein (17) Elisabeth Nitz (16) Anna-Yaroslava Bodnar (17) Jann Ole Schmidt (17) Tim Großmann (19)
Dammbach Erfurt Berlin Markranstädt Halle (Saale)
Lena Fries (16) Staatliches Gymnasium Alexander Csaba Baumgarten (18) Wilhelm-Ostwald-Schule, Leipzig Institut für Biochemie, Universität Leipzig
Dammbach „Albert Schweitzer” Erfurt Berlin
Hanna Fries (16) Sächsisches Institut für Angewandte Bio- Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
Dammbach Schülerforschungszentrum Erfurt Heinrich-Hertz-Gymnasium, Berlin technologie an der Universität Leipzig e. V.
Julius-Echter-Gymnasium, Elsenfeld
Laudatio Hannah Amrhein, Lena Fries und Bayern Thüringen Berlin Sachsen Sachsen-Anhalt
Hanna Fries beeindruckten die Jury vor allem
mit der großen Zahl zielgerichteter Experi- Phosphat im Kreislauf Süßes Leuchten Dem Alu auf der Spur Süßes aus Resten Metallfreie
mente, ihrer hohen Motivation und einem
ausgezeichneten Fachverständnis. Ihre Be-
Best Practice in der Es werde Licht! – Und es ward Entwicklung von Optimierung der Elektroden
Abwassertechnologie: Schokolade. Die *Phosphores- semiquantitativen enzymatischen Hydrolyse von
harrlichkeit führte dazu, dass sie ein einfa- C-Klasse gibt Gas –
Phosphor-Recycling durch zenz weißer Schokolade Metallionen-Indikatoren Apfeltrester
ches und technisch relevantes System mit Elektrokatalyse an
Elektroflotation
sehr hoher Rückgewinnungseffizienz entwi- Kohlenstoffen
ckeln und vorstellen konnten.
Hannah Amrhein, Lena Fries und Han- Weiße Schokolade leuchtet unter UV- Bestimmte organische Moleküle bilden Werden Äpfel zu Saft gepresst, bleibt Für die elektrochemische Gewinnung
na Fries fanden einen Ansatz, um den Licht grünblau. Elisabeth Nitz wollte mit Metallionen farbige Komplexe und Trester übrig. Dieser Reststoff ist nach von Wasserstoff sind neue metallfreie
wertvollen Pflanzennährstoff Phosphor wissen, welcher Inhaltsstoff diese ver- eignen sich daher gut für den Nachweis Ansicht von Jann Ole Schmidt kein Ab- Katalysatoren erforderlich, um so künf-
aus Abwasser zurückzugewinnen. Sie meintliche Phosphoreszenz erzeugt. Sie von Metallbelastungen in der Umwelt. fall, sondern kann sinnvoll verwertet tig eine umweltschonende Produktion
nutzten dafür die Elektroflotation, bei löste Schokolade in ihre Bestandteile auf Anna-Yaroslava Bodnar und Alexander werden. Er testete unterschiedliche En- zu ermöglichen. Tim Großmann wid-
der winzige Flocken Phosphate binden und untersuchte die Leuchtkraft von Csaba Baumgarten entwickelten eine zyme, um die Kohlenhydrate im Trester mete sich daher der Herstellung von
und in einem elektrischen Feld an die Zucker, Fetten und Milchpulver. Dabei Testlösung für die Analyse von Alumi- in Zucker aufzuspalten. Die entstehen- metallfreien Elektroden auf Basis von
Oberfläche transportieren. Im Labor fand sie heraus, dass vor allem das Vi- nium. Sie mischten dafür drei chemisch den Zuckerarten analysierte er fotome- Kohlenstoff. Das Element ist durch seine
gelang es den Jungforscherinnen, das tamin B2 im Milchpulver Schokolade ähnliche Komplexbildner, um hohe und trisch und spektroskopisch. Die besten zahlreichen Modifikationen wie Grafit
Phosphat aus einer Probelösung nahe- zum Leuchten bringt, außerdem der niedrige Aluminiumkonzentrationen Ergebnisse brachten eine Enzymmi- oder Nanoröhren sehr vielseitig. Der
zu vollständig zu binden. Anschließend enthaltene Haushaltszucker. Beim Ver- zu erfassen. Mit einem Computerpro- schung aus einem Penicillium-Pilz und Jungforscher fertigte verschiedene Elek-
lässt es sich in Phosphorsäure umwan- gleich der Lichtspektren fiel der Jung- gramm simulierten die beiden das eine Reaktionstemperatur zwischen troden aus Kohlenstoff, in die er teil-
deln, so werden für Pflanzen wieder ver- forscherin auf, dass die Wellenlängen Mischungsverhältnis mit der besten 50 und 55 Grad Celsius. Das im Trester weise auch Fremdatome wie Sauerstoff
fügbare Phosphate erzeugt. Die Elektro- nicht mit einer Phosphoreszenz über- farblichen Trennung und die dabei ent- enthaltene Lignin hemmt allerdings die oder Stickstoff einbaute. Anschließend
flotation ist effektiver als herkömmliche einstimmen. Beim Leuchten weißer stehenden Farben. Ihre fotometrischen Spaltreaktion, sodass sich Rückstände, untersuchte er deren Nutzbarkeit für
Fällungsverfahren: Klärwerke gewin- Schokolade handelt es sich vielmehr Messungen im Labor bestätigten die die von Natur aus oder durch Vorbe- katalytische Prozesse. Dabei zeigte sich,
nen mit einer gängigen Fällung 40 bis um eine sogenannte verzögerte Fluores- berechnete Rezeptur und das Gleichge- handlung wenig Lignin enthalten, bes- dass die Eigenschaften der Elektroden
60 Prozent des Phosphors zurück, mit zenz. Dieses Phänomen ist selten und wichtsmodell, das die Anziehungskräfte ser verwerten lassen. Die gewonnenen durch eine Funktionalisierung mittels
der Elektroflotation jedoch über 80 Pro- entsteht dann, wenn durch UV-Licht der Farbstoffmoleküle zu den Alumi- Zucker Glucose und Fructose können eingebrachter Zusatzatome deutlich
zent. Allerdings sind in echtem Abwas- angeregte Elektronen die Energie nicht niumionen beschreibt. Ändert man die für biotechnologische Anwendungen verbessert werden können.
ser noch weitere Stoffe enthalten, was sofort, sondern erst über ein energeti- Auswahl der Moleküle, könnten auch oder in der Lebensmittelindustrie ein-
die Flotation erschweren könnte. sches Zwischenniveau wieder abgeben. Tests für andere Metalle simuliert wer- gesetzt werden, empfiehlt der Jungfor-
den. scher.
12 BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / CHEMIE BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / CHEMIE 13
Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
stern
2. Preis | 2.000 €
stern
3. Preis | 1.500 €
stern
4. Preis | 1.000 €
stern
5. Preis | 500 €
stern
Platzierungen
Sonderpreis – Einladung zum European Preis für eine Arbeit zum Thema „Zukunfts- Preis für eine originelle Arbeit auf dem Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet
Union Contest for Young Scientists orientierte Technologien“ | 1.500 € Gebiet der Geowissenschaften | 500 € des geowissenschaftlichen
European Commission Bundesministerin für Bildung und Forschung Deutsche Geologische Gesellschaft – Unterrichts | 1.000 €
Bettina Stark-Watzinger, MdB Geologische Vereinigung e. V. Verband Deutscher Schulgeographen e. V.
Europa-Preis für Teilnehmende am Euro-
pean Union Contest for Young Scientists
Deutsche Forschungsgemeinschaft
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Astronomie | 1.000 €
Astronomische Gesellschaft e. V.
52 49 50 47 51
Vanessa Guthier (18) Lukas Weghs (18) Benedict May (16) Konstantin Lehan (17) Janine Jorke (18)
Heppenheim (Bergstraße) Kempen Koblenz Wallenhorst Meißen
Landesschule Pforta, Naumburg Thomaeum – Städtisches Gymnasium Bischöfliches Cusanus-Gymnasium, Koblenz Ole Sandmann (18) Sächsisches Landesgymnasium Sankt Afra
Kempen Wallenhorst zu Meißen
Angelaschule Osnabrück
Sachsen-Anhalt Nordrhein-Westfalen Rheinland-Pfalz Niedersachsen Sachsen
Gemeinsames Finde den Exomond Erschütterungen Planetenjäger Ein Thermometer,
Strahlen Photometric Search for preiswert erfassen Beobachtung und Auswertung viele Mythen
Exomoons by Using Ensembles der Exoplanetentransits von
Mysterium Gamma-Quellen – Erdbebenmessung mithilfe Untersuchungen am Sturmglas
of Machine Learning HAT-P-16 b und KELT-16 b
Können Sternhaufen von Infraschall – die Erklärungen zu einem
Algorithms
Gammastrahlung erzeugen? historischen Wettermessgerät
Laudatio Vanessa Guthier überzeugte die Wenn sich junge Sterne in relativer Extrasolare Monde, auch Exomonde Infraschall hat eine so geringe Fre- Mit einem gewöhnlichen Schulteleskop Sturmgläser sollen anzeigen, wie das
Jury mit ihrer systematischen und astrophysi- Nähe zueinander sammeln, können genannt, sind natürliche Satelliten, die quenz, dass Menschen ihn nicht hören. beobachteten Konstantin Lehan und Ole Wetter wird. In den abgeschlossenen
kalisch fundierten Vorgehensweise. Der wie- durch Wechselwirkungen der Him- einen Planeten außerhalb unseres Son- Entsprechende Sensoren können aus Sandmann den Transit von Exoplane- Glasbehältern befinden sich Flüssig-
derholt angewandte Zyklus aus Hypothesen- melskörper so schnelle Teilchen ent- nensystems umkreisen. Ihr Nachweis ist dem Schall aber einiges herauslesen ten, also Planeten außerhalb unseres keiten mit Salzen, die wechselnde Kris-
erstellung, Überprüfung und gegebenenfalls stehen, dass diese Gammastrahlung noch schwieriger als der von Exoplane- und so zum Beispiel Atomtests loka- Sonnensystems, und werteten diesen talle ausbilden können, was angeblich
Verwerfung oder Modifizierung genügt höchs- hervorrufen. Vanessa Guthier schrieb ten und sehr rechenaufwendig. Jüngste lisieren. Benedict May hatte die Idee, aus. Mit der sogenannten Transitme- je nach Wetterentwicklung geschieht.
ten wissenschaftlichen Ansprüchen und führ- Programme, um die Daten statistisch zu Versuche der Wissenschaft, Exomonde auch Erdbeben auf diese Weise nachzu- thode erfassten sie das Vorüberziehen Janine Jorke wollte dem auf den Grund
te zu einem hochinteressanten und aktuellen analysieren, die sie in Katalogen sowohl mittels künstlicher neuronaler Netz- weisen. Weil Mikrobarometer, die Infra- von Planeten vor der Sonne, den Transit, gehen. Dafür nutzte sie die Raman-
Forschungsergebnis. der Sternhaufen als auch der Gamma- werke zu finden, blieben erfolglos. Lu- schall messen können, recht teuer sind, fotometrisch und sammelten so wich- Spektroskopie. Dabei werden Moleküle
strahlungsquellen fand. Dabei konnte kas Weghs zeigte, dass eine KI-basierte nutzte er stattdessen einen Differenz- tige Daten. Über mehrere Stunden be- einer Flüssigkeit mit einem Laser be-
sie zeigen, dass anscheinend folgende Kombination verschiedener Methoden drucksensor, den er für seine Zwecke obachteten die Jungforscher auf diese strahlt und geraten je nach Inhaltsstof-
Bedingungen erfüllt sein müssen, da- das Aufspüren von Exomondkandida- umbaute. Ferner entwickelte er eine Weise die Helligkeit von zwei Sternen, fen unterschiedlich in Schwingung. So
mit Gammastrahlung entstehen kann: ten gezielt verbessern kann. Er nutzte Software, um per Mikrocontroller die um die die Exoplaneten HAT-P-16 b und konnte die Jungforscherin zeigen, wie
Die Sterne sollten jünger sein als zehn spezielle Datenverarbeitungsverfahren Messdaten auswerten zu können. Wäh- KELT-16 b kreisen, und analysierten sich die Stoffkonzentrationen in der
Millionen Jahre, der Sternhaufen sollte sowie Methoden zum maschinellen rend der Jungforscher anschließend in diese Aufnahmen mit einer speziellen Flüssigkeit je nach Art der Kristalle im
mehr als 100 Sterne umfassen und der Lernen und konnte dabei durch Kom- der Osteifel Feldmessungen vornahm, Software. Anhand der Daten konnten sie Glas ändern. Sie wies zudem einen Ein-
Radius des Haufens sollte zwischen 8,5 bination verschiedener Algorithmen ereignete sich dort tatsächlich ein leich- weitere Eigenschaften der Exoplaneten fluss der Temperatur der Flüssigkeiten
und 15 Einheiten des astronomischen die Rechenleistung erhöhen. Dies hilft, tes Erdbeben, das in den Messprotokol- ermitteln, so etwa den Planetenradius. auf die Kristalle nach. Bei anderen Wet-
Entfernungsmaßes Parsec liegen. Die Beobachtungsdaten potenzieller Exo- len erkennbar war. So konnte er zeigen, Sie zeigten, dass mit relativ einfachen terparametern konnte sie dies nicht
Ergebnisse könnten künftig helfen, die monde genauer zu analysieren und ver- dass für die Erdbebenmessung nicht Mitteln auch im schulischen Kontext Be- feststellen. Das Sturmglas taugt somit
Entstehung der Strahlung aus dem All meidet, dass exomondähnliche Signale zwingend teure Geräte benötigt werden. obachtungen und Auswertungen von nicht für die Wetterprognose.
noch besser zu verstehen. durch Rauschen als Exomond erkannt Exoplaneten möglich sind.
werden.
14 BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / GEO- UND RAUMWISSENSCHAFTEN BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / GEO- UND RAUMWISSENSCHAFTEN 15
Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
2. Preis | 2.000 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
3. Preis | 1.500 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
4. Preis | 1.000 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
5. Preis | 500 €
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der
Platzierungen angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V. angewandten Forschung e. V.
Eduard-Rhein-Jugendpreis für Rundfunk-, Sonderpreis – Forschungsaufenthalt an der Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Fernseh- und Informationstechnik University of Rhode Island in den USA Luft- und Raumfahrt | 1.000 €
| 1.500 € University of Rhode Island und Ernst A. C. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Eduard-Rhein-Stiftung Lange-Stiftung
67 69 68 59 62
Elian Terelle (18) Alexander Droste (19) Lara Hombrecher (17) Jan Berndt (17) Caspar Levin Kiehn (15)
Mainz Leipzig Eppelborn Cottbus Hamburg
Otto-Schott-Gymnasium Mainz-Gonsenheim Fakultät für Mathematik und Informatik, Geschwister-Scholl-Gymnasium, Lebach Alexander Lowa (17) Gymnasium Kaiser-Friedrich-Ufer, Hamburg
Universität Leipzig Schönwalde Paul Siewert (19)
Göttingen
Wilhelm-Ostwald-Schule, Leipzig Max-Steenbeck-Gymnasium, Cottbus Universität Göttingen
Rheinland-Pfalz Sachsen Saarland Brandenburg Hamburg
Selbstbau-Zeitlupe Mathematik mit Viraler Minidrohne als Die Primzahlen-
Low-Cost-Instant-Replay- Kacheln Ländervergleich Luftkurier Formel
System für den professionellen
Konstruktion und Grafischer Vergleich Prototypische Entwicklung Zahlen. Folgen. Muster.
Einsatz
Selbstähnlichkeit von Penrose- des Spike-Proteins des eines Liefersystems mit
Parkettierungen Coronavirus autonomen Luftfahrzeugen
Laudatio Die Jury überzeugte vor allem, dass Seit einiger Zeit organisiert Elian Terelle 1974 entdeckte der spätere Physik- Als Ende 2019 das Coronavirus erst- In den USA werden Minidrohnen be- Im Jahr 2020 präsentierte eine wissen-
Elian Terelle alle Bestandteile seines Sys- gemeinsam mit einem Freund die Live- nobelpreisträger Roger Penrose ein mals auftrat, gelang es der Wissen- reits heute von Logistikunternehmen schaftliche Arbeitsgruppe einen unge-
tems selbst programmierte, herstellte und übertragungen der Spiele eines Bundes- verblüffendes mathematisches Ver- schaft rasch, den genetischen Bauplan eingesetzt, um beispielsweise Blut- wöhnlichen Artikel in einer Fachzeit-
zusammenbaute. Das Design und das Zusam- liga-Volleyballteams im Internet. Was fahren. Dieses ermöglicht, eine Fläche des neuen Erregers zu entschlüsseln. proben rasch und sicher ins Labor zu schrift für Mathematik: Die Forschenden
menspiel aller Komponenten ist unter den dabei bislang fehlte, waren Wiederho- lückenlos mit seltsam geformten Ka- Als besonders relevant stellte sich die bringen. Ließe sich etwas Derartiges hatten eine neue und überraschende
Gesichtspunkten der Kosten, der Handhab- lungen von spannenden Spielszenen, cheln zu parkettieren, ohne dabei ein Gensequenz des Spike-Proteins her- auch in Deutschland realisieren, etwa Formel entdeckt, mit der sich Primzah-
barkeit und der Qualität herausragend. Ins- auf Wunsch auch in Zeitlupe. Zwar Grundschema zu wiederholen. Dennoch aus. Dieses ermöglicht es dem Virus, für den schnellen Transport von Co- len berechnen lassen – Zahlen also, die
besondere führte der Jungforscher informa- gibt es Systeme zu kaufen, mit denen finden sich Muster, denn die Parkette in menschliche Zellen einzudringen. vid-19-Tests? Dieser Frage gingen Jan sich nur durch sich selbst und durch
tische und videotechnische Expertise elegant sich das realisieren lässt – nur sind sie sind unter anderem selbstähnlich – Genau um diese Gensequenz geht es Berndt und Alexander Lowa in ihrem eins teilen lassen. Caspar Levin Kiehn
zusammen. ziemlich teuer. Daher wurde der Jung- bestimmte Strukturen finden sich im auch im Forschungsprojekt von Lara Forschungsprojekt nach. Sie entwi- und Paul Siewert waren davon so ver-
forscher selbst aktiv und entwickelte Großen ebenso wie im Kleinen. Darüber Hombrecher. Sie wollte herausfinden, ckelten ein System, bei dem sich über blüfft, dass sie der Sache unbedingt auf
ein eigenes System mitsamt der nötigen hinaus ist jedes Penrose-Parkett als eine inwieweit sich die Spike-Protein-Se- eine leicht zu bedienende Software eine den Grund gehen wollten. Der Fach-
Steuerungssoftware. Damit lässt sich Folge von Nullen und Einsen darstellbar. quenzen bei Menschen in Deutschland Lieferung per Drohne in Auftrag geben aufsatz selbst lieferte jedoch nur recht
das Bild mit etwas Übung innerhalb Alexander Droste kehrte diesen Ansatz und in Frankreich unterscheiden. Sie lässt. Als besondere Herausforderung dürftige Erklärungen, was hinter der
von drei Sekunden zurückspulen und um. Er konnte mathematisch beweisen, besorgte sich die Gendaten und schrieb erwies sich die sichere Landung des Mi- neuen Formel stecken könnte. Daher
eine Wiederholung aufrufen – entwe- dass sich aus jeder Folge, in der keine eine Software, mit der sich die Daten aus nifliegers an seinem Zielort. Dafür kons- stellten die beiden Jungforscher eige-
der in Originalgeschwindigkeit oder in zwei Einsen direkt aufeinanderfolgen, beiden Ländern detailliert vergleichen truierten die beiden Jungforscher eine ne Analysen an und untersuchten die
Zeitlupe. Sein Selbstbausystem kam ein Penrose-Parkett konstruieren lässt. ließen. Im Ergebnis fand die Jungfor- spezielle Landeplattform und brachten Formel mit diversen mathematischen
bereits bei mehreren Volleyballspielen Außerdem fand er heraus, dass es bei scherin zwar feine Unterschiede, stellte ihrer Drohne mittels eines KI-Algorith- Methoden. Schließlich fanden sie eine
zum Einsatz und wertete die Liveüber- den ungewöhnlichen Kachelmustern jedoch fest, dass die Genabschnitte, die mus bei, Objekte und Hindernisse ver- Art Grundgerüst, also einen konzeptio-
tragungen dabei deutlich auf. genau fünf Arten der Selbstähnlichkeit die Funktion des Virus besonders prä- lässlich zu erkennen. nellen Rahmen, mit dessen Hilfe sich
gibt. gen, weitgehend identisch sind. die Formel besser verstehen lässt.
16 BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / MATHEMATIK/INFORMATIK BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / MATHEMATIK/INFORMATIK 17
Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
Max-Planck-Gesellschaft zur
2. Preis | 2.000 €
Max-Planck-Gesellschaft zur
3. Preis | 1.500 €
Max-Planck-Gesellschaft zur
4. Preis | 1.000 €
Max-Planck-Gesellschaft zur
5. Preis | 500 €
Max-Planck-Gesellschaft zur
Platzierungen Förderung der Wissenschaften e. V. Förderung der Wissenschaften e. V. Förderung der Wissenschaften e. V. Förderung der Wissenschaften e. V. Förderung der Wissenschaften e. V.
Sonderpreis – Teilnahme am Stockholm
International Youth Science Seminar mit
Besuch der Nobelpreisverleihung
SIYSS Unga Forskare und Ernst A. C.
Lange-Stiftung
83 75 74 73 80
Carlos Steiner Navarro (18) Rohan Walia (17) Verona Miftari (16) Stefanie Hövermann (18) Jason Luke von Juterczenka (16)
Sevilla München Lörrach Neckargemünd Calden
Deutsche Schule Sevilla „Albrecht Dürer“ Technische Universität München Florian Bauer (15) SRH Stephen-Hawking-Schule,
Miro Joensuu (19) Lörrach Neckargemünd SchülerForschungsZentrum Nordhessen,
Heidelberg Hans-Thoma-Gymnasium, Lörrach Kassel
Universität Heidelberg
phaenovum Schülerforschungszentrum
Österreichisches Kompetenzzentrum für Lörrach-Dreiländereck
Didaktik der Physik, Universität Wien
Nordrhein-Westfalen Bayern Baden-Württemberg Baden-Württemberg Hessen
Stabiles Schweben Wechselspiel der Verrücktes Kugelduo Präzise Pustetöne Buchstäblich
Untersuchung der Flammen Let’s Twist Again – die Physik Wasserflaschenmusik – unberechenbar
waagerechten und vertikalen des Rotationspendels Flaschen stimmen leicht
Synchronisierte Kerzen – Fraktale Dimension
diamagnetischen Levitation gemacht!
Modellierung von chaotischer Attraktoren
thermofluiden gekoppelten
Oszillatoren
Laudatio Die Jury überzeugte vor allem die Magnete können sich bekanntlich kräf- Stehen mehrere brennende Kerzen Verbindet man zwei Metallkugeln mit Wer im richtigen Winkel in einen Fla- In der Physik versteht man unter Chaos
stringente theoretische Betrachtung des tig anziehen und auch abstoßen. Diese dicht genug nebeneinander, kommt es einem verdrillten Gummiband, setzt sie schenhals pustet, kann dem Gefäß ei- etwas ganz Bestimmtes: Systeme, bei
Phänomens, die Carlos Steiner Navarro eine Kräfte lassen sich für einen verblüffen- zu einem bemerkenswerten Phänomen. auf eine flache Platte und lässt die Ku- nen charakteristischen Ton entlocken. denen schon kleinste Ursachen ausrei-
schlüssige Erklärung seiner experimentel- den Effekt nutzen – das magnetische Die Flammen synchronisieren sich – geln dann los, ist ein bemerkenswerter Dabei hängt die Tonhöhe davon ab, wie chen können, um enorme Wirkungen
len Ergebnisse ermöglichte. Er beeindruckte Schweben. Die große Herausforderung wird die eine größer, schrumpft die Effekt zu beobachten: In einer Pendel- viel Flüssigkeit sich in der Flasche be- zu erzielen. Viel zitiertes Beispiel ist der
durch ein tiefgreifendes Verständnis der kom- besteht allerdings darin, den schweben- Flamme der Nachbarkerze. Rohan Walia bewegung drehen sich beide Kugeln findet. Ist sie eher voll, erklingt ein ho- Schmetterling in Brasilien, der durch
plexen Mechanismen des Magnetismus. Mit den Magneten so in der Balance zu hal- und Miro Joensuu wollten diesen Effekt abwechselnd erst in die eine, dann in her Ton. Ist sie weitgehend leer, fällt der seinen Flügelschlag in Texas einen
seinem Projekt bewies er ein sehr hohes Maß ten, dass er nicht herunterfällt. Carlos möglichst genau verstehen. Dazu leite- die andere Richtung. Verona Miftari und Ton deutlich tiefer aus. Doch wie genau Wirbelsturm auslösen kann. Diese Art
an Forschergeist und Ausdauer beim wissen- Steiner Navarro konnte diese Heraus- ten sie die physikalischen Gleichungen Florian Bauer nahmen das Phänomen bedingen sich Füllstand und Tonfre- chaotischer Prozesse nahm Jason Luke
schaftlichen Arbeiten. forderung durch einen raffinierten Trick her und simulierten das Geschehen am genauestens unter die Lupe. Es gelang quenz? Um das herauszufinden, füllte von Juterczenka in seinem Forschungs-
meistern. Er verwendete eine Grafitplat- Computer. Anschließend überprüften ihnen, die Bewegung dieses sogenann- Stefanie Hövermann diverse Flaschen projekt unter die Lupe. Zunächst unter-
te und setzte sie dem Feld starker Dau- die beiden Jungforscher ihre Berech- ten Rotationspendels mathematisch zu so mit Wasser, dass beim Pusten jeweils suchte er das Phänomen theoretisch.
ermagneten aus. Das rief in der Platte nungen mithilfe eines Experiments, bei beschreiben und auszurechnen, wie ganz bestimmte Tonhöhen erklangen. Dann analysierte er es mithilfe eines
ein spezielles Magnetfeld hervor, mit dem sie die Kerzenflammen mit einer schnell die Pendelbewegung abläuft und Dann ermittelte sie die genauen Höhen speziellen Drehpendels, das unter be-
dessen Hilfe sich ein kleiner Magnet Hochgeschwindigkeitskamera über- wohin sich die Kugeln bewegen. Um ihre der Luft- und Wassersäulen und stieß so stimmten Umständen begann, ganz und
zum beständigen Schweben bringen wachten und den Wachsverbrauch per Theorie zu überprüfen, entwarfen die auf eine Formel, mit der sich eine „Fla- gar regellos auszuschlagen. Dadurch ge-
ließ – je nach Aufbau über oder neben Waage ermittelten. Offenbar kommt das beiden einen Versuchsaufbau, bei dem schenorgel“ präzise stimmen lässt. Zu lang es dem Jungforscher, den Weg ins
der Platte. Darüber hinaus gelang es Wechselspiel der Kerzen vor allem da- sie das Hin- und Herrollen der Kugeln ihrer Überraschung entdeckte die Jung- Chaos mathematisch präzise nachzu-
dem Jungforscher, diesen Effekt präzise durch zustande, dass eine wachsende filmten und die Bilder dann per Soft- forscherin, dass der Durchmesser einer zeichnen und typische Bedingungen zu
zu berechnen und so vorherzusagen, an Flamme ihrer Nachbarin kurzzeitig den ware auswerteten – mit dem Resultat, Flasche kaum Einfluss auf die Klangfar- identifizieren, unter denen ein System
welchen Positionen stabiles Schweben Sauerstoff raubt und sie dadurch zum dass Theorie und Experiment gut über- be des jeweiligen Pustetons hat. chaotisch wird – buchstäblich also un-
möglich ist. Schrumpfen bringt, so das Ergebnis der einstimmten. berechenbar.
beiden.
18 BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / PHYSIK BUNDESSIEG & PLATZIERUNGEN / PHYSIK 19Bundessieg & Bundessieg – 1. Preis | 2.500 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V.
2. Preis | 2.000 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V.
3. Preis | 1.500 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V.
4. Preis | 1.000 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V.
5. Preis | 500 €
Verein Deutscher Ingenieure e. V.
Platzierungen
Sonderpreis – Einladung zum European Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Union Contest for Young Scientists Robotik | 1.000 €
European Commission Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Europa-Preis für Teilnehmende am Euro-
pean Union Contest for Young Scientists
Deutsche Forschungsgemeinschaft
100 103 95 97 99
Johann Elias Stoetzer (17) Clemens Czuprin (19) Linus Preußer (17) Jules Häger (17) Ilias Zempelin (18)
Peenemünde Ingelheim am Rhein Bremen Hamburg Michelstadt
Steven Gurgel (17) Karlsruher Institut für Technologie Oberschule Findorff, Bremen Nik Gröller (17) Hannes Specht (18)
Berlin Hamburg Michelstadt
Marco Leipnitz (16)
Schülerforschungsnetzwerk Pankow e.V., Gymnasium Oberalster, Hamburg Michelstadt
Berlin
Gymnasium Michelstadt
Mecklenburg-Vorpommern Rheinland-Pfalz Bremen Hamburg Hessen
Handysteuerung Messen nach Wunsch Dem Roboter Einparken Kugelroboter
per Hemd Selbstbau eines digitalen Beine machen leicht gemacht mit Weitblick
Messinstruments mit
3-D-Sensoren auf Stoff Laufen ist kein Kinderspiel 360-Grad-Lenkung – ein Sentry Bot
verschiedenen Sensoren
3-D-gedrucktes Modellauto
mit einem alternativen
Lenksystem
Laudatio Der 3-D-Druck von Sensoren in be- 3-D-Drucker gewinnen weiter an Be- Im Physikunterricht und in Technik- Für mobile Roboter gibt es eine Vielzahl Gewöhnliche Autos besitzen ein Lenk- Für schwer zugängliche Bereiche in In-
liebiger Form, der die bisherige Anwendung deutung: Die Geräte werden immer laboren wird viel gemessen: Licht, von Anwendungen, zum Beispiel den rad, mit dem sich die Räder der Vorder- dustrieanlagen oder Gebäuden konst-
von 3-D-Druckern erweitert, überzeugte die günstiger und können zum Beispiel Spannung, Temperatur oder Beschleu- Transport von Waren in Lagerhallen achse in unterschiedliche Richtungen ruierten Ilias Zempelin, Hannes Specht
Jury in besonderem Maße. Mit dem Ansatz maßgefertigte Gehäuseteile aus Kunst- nigung. Mit dem schnurlosen Messins- oder die Vor-Ort-Erkundung erdnaher steuern lassen. Allerdings ist der Ak- und Marco Leipnitz einen fahrbaren
von Johann Elias Stoetzer und Steven Gur- stoff produzieren. Johann Elias Stoetzer trument von Clemens Czuprin ist das Planeten. Die meisten dieser Systeme tionsradius begrenzt, was das Einpar- ferngesteuerten Überwachungsrobo-
gel werden vielfältigste neue Anwendungen und Steven Gurgel erweiterten das Fä- ebenfalls möglich – und zwar schnell fahren auf Rädern, sind damit aber ken zur Geduldsprobe machen kann. ter. Seine Beobachtungskamera sitzt
möglich, die weit über die rein konstruktive higkeitsspektrum ihres 3-D-Druckers: und günstig. Der Jungforscher program- beim Überwinden von Treppen oder Die Erfindung von Jules Häger und Nik in einer Acrylglaskugel von zehn Zen-
Gestaltung neuer Bauteile hinausgehen. Indem sie dem Kunststoff eine Prise mierte die Software, entwarf Gehäuse Hindernissen eingeschränkt. Linus Gröller löst dieses Problem. Die beiden timetern Durchmesser und kann sich
Industrieruß beifügten, konnten sie und Platine und integrierte vier unter- Preußer entwickelte daher einen mo- entwickelten ein Modellauto mit ein- mittels Mikromotoren und Gummirei-
elektrisch leitfähige Schaltkreise her- schiedliche Sensoren. Für eine lange bilen vierbeinigen Roboter, der anhand gebauter Rundumlenkung. Die Teile fen fortbewegen. Platine, mechanische
stellen. Diese lassen sich als Sensoren Lebensdauer des Geräts und eine hohe des sogenannten Reinforcement Lear- dafür stellten sie selbst per 3-D-Dru- Teile und Fernsteuerung entwickelten
nutzen, etwa um Kräfte, Berührungen Zuverlässigkeit der Ergebnisse ließ ning Laufen lernt. Eine programmierte cker her. Jedes der vier Räder lässt sich und bauten die Jungforscher selbst. Die
oder Biegeprozesse zu messen. Die er die Platine nach seinen Plänen bei Trainingssoftware befähigt den Robo- autonom per Elektromotor drehen und fahrbare Grundplatte aus Kunststoff fer-
Jungforscher konnten ihre 3-D-Senso- einem professionellen Hersteller ferti- ter dabei zum selbstständigen Erlernen antreiben. Gesteuert wird das Fahrzeug tigten sie mit einem 3-D-Drucker. Mit-
ren sogar auf Textil drucken, was eine gen. Das stabile Gehäuse konstruierte von Bewegungsmustern. Ein komplexer mit dem Controller einer Spielekonso- hilfe der Kamera lässt sich ein Bereich
Reihe interessanter Anwendungen er- er mit seinem 3-D-Drucker selbst. Auch Vorgang, denn jedes seiner vier Beine le sowie einem selbst programmierten mit einem Radius von bis zu 300 Metern
möglicht: So könnte ein auf ein Hemd für Anfängerinnen und Anfänger ist das hat drei Gelenke. Mithilfe von zwölf Ser- Minicomputer. Bei Tests bewährte sich überwachen, wobei das Bild durch ein
aufgedruckter Touchsensor die Musik- Instrument geeignet. Es kann über das vomotoren werden die Beine bewegt. das Gefährt. Seitliches Einparken war System übertragen wird, das aus Droh-
App in einem Smartphone steuern. Und große Display oder einen Browser leicht Das simulierte Modell des Roboters ebenso möglich wie enge Kurvenfahr- nen bekannt ist. Die drei wollen ihre
Druck- und Biegesensoren, aufgebracht programmiert werden. Zudem können ist bereits in der Lage, Laufmuster zur ten. Nach Ansicht der Jungforscher lässt Software weiter optimieren, damit sich
auf eine Schutzkleidung, wären in der die Nutzerinnen und Nutzer jederzeit effektiven Fortbewegung auf geradem sich die Technik künftig in Elektroautos der Roboter jederzeit präzise und stabil
Lage, vor allzu großen Beanspruchun- weitere Sensoren einbauen, um zusätz- Untergrund zu erlernen. einsetzen. fortbewegen kann.
gen zu warnen. liche Messungen vorzunehmen.
20 SONDERPREISE / TECHNIK SONDERPREISE / TECHNIK 21Sonderpreise Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet „Gute
Prävention und Rehabilitation“ | 1.000 €
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Informationstechnik | 1.000 €
Preis für eine Arbeit mit Bezug zu Sicher-
heit in Chemie und Werkstofftechnik |
Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet der
Technik | 1.500 €
Deutsche Gesetzliche Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 500 € Heinz und Gisela Friederichs Stiftung
Unfallversicherung e. V. Adolf-Martens-Fonds e. V.
4 12 13 15
Faris Alagic (17) Justus Bendel (19) Johannes Gall (15) Stefan Neuber (18)
Berlin Wittgert Hüttersdorf Petersberg
Lilly Persch (17) Marcel Rommel (19) David Gautrein (15) Georg-Cantor-Gymnasium Halle (Saale)
Berlin Herschbach Bilsdorf/Nalbach
Konrad Vogt (17) Moritz Hellbrück (15)
Berlin Martin-Butzer-Gymnasium, Dierdorf Humes
Humboldt-Gymnasium Berlin Geschwister-Scholl-Gymnasium, Lebach
Berlin Rheinland-Pfalz Saarland Sachsen-Anhalt
Coronatest digital Spielend Gedruckte Stabilität Virtuell fit werden
Digitalisierung und Englisch lernen kommt von innen Entwicklung eines Virtual-
ptimierung des Corona
O Reality-basierten Fitness
ScanQ – dein Vokabeltrainer Prüfverfahren für
testzentrums am Humboldt- trainings
3-D-Druck-Objekte
Gymnasium
Im Zuge der Coronapandemie wurde Für viele ist Vokabeln pauken kein Additive Fertigung bzw. 3-D-Druck sind Virtual Reality, kurz VR, schafft durch
in Schulen die Testpflicht eingeführt. Vergnügen, doch es ist die Grundlage schon lange keine Spielerei mehr, son- computergenerierte, interaktive Wirk-
Am Berliner Humboldt-Gymnasium für das Erlernen einer Fremdsprache. dern fester Bestandteil vieler industriel- lichkeiten neue Erlebniswelten – auch
erfolgen die Kontrollen in einem Coro- Justus Bendel und Marcel Rommel ent- ler Produktionsverfahren. Um Ressour- im Sport. Statt monotoner Fitnessübun-
natestzentrum. Die Ergebnisse wurden wickelten eine Vokabeltrainer-App, cen und Material einzusparen, werden gen können Sporttreibende in der vir-
zunächst mit Laufzetteln analog gesam- die das Lernen von Vokabeln durch die Objekte gezielt mit Füllmustern im tuellen Realität spannende Simulatio-
melt. Um diesen Prozess effizienter und einen spielerischen Anreiz und eine Innern, sogenannten Infills, gedruckt. nen absolvieren, die Spaß und Training
umweltfreundlicher zu gestalten, pro- abwechslungsreiche Lernumgebung Ein Objekt mit 0 Prozent Infill ist innen spielerisch kombinieren. Basierend auf
grammierten Faris Alagic, Lilly Persch erleichtert. Die App ermöglicht das hohl, eines mit 100 Prozent komplett der VR-Technologie entwickelte Stefan
und Konrad Vogt eine Webseite, die die schnelle Einscannen von Begriffen, die ausgefüllt. Wie stabil unterschiedliche Neuber eine neuartige Verknüpfung von
Coronatests digitalisiert. Mittlerweile automatische Erstellung von Lern- und Infills sind, untersuchten Johannes Gall, echtem Trainingsequipment und einem
testen sich die Schülerinnen und Schü- Quizspielen sowie virtuelles Gruppen- David Gautrein und Moritz Hellbrück an intuitiv verständlichen Spielkonzept.
ler selbst an dafür aufgebauten Statio- lernen. Statistiken geben Aufschluss 3-D-gedruckten Hohlkörpern. Mit wür- Dafür verwendete er ein System, das zur
nen. Bei der Abgabe der Proben wird der über den Lernfortschritt. ScanQ richtet fel- und quaderförmigen Prüfkörpern Steuerung von Aktionen in einer virtu-
individuelle QR-Code jeder Person ge- sich an Schülerinnen und Schüler aller aus Kunststoff führten sie verschiede- ellen Welt die spezifischen Bewegun-
scannt, ein Test-Code vergeben und ein Altersstufen, die sie effizient in ihrem ne Druck- und Biegeversuche durch. gen an einer Klimmzugstange erfasst.
Eintrag in der schulinternen Datenbank Schulalltag und im Homeschooling Unter Druck war das Gitternetz-Infill Durch Hängen und Bewegen an dem
vorgenommen. Die Lehrkräfte können unterstützt. Die Anwendung ist zudem am stabilsten und unter Biegung das Sportgerät kann mit einer VR-Brille ein
über eigene Zugänge anschließend die barrierefrei und so für Sehbehinderte Infill mit archimedischen Bögen. Für die Avatar interaktiv durch eine Landschaft
Testergebnisse ihrer Schülerinnen und geeignet, da sie auch per Sprachbefehl Stabilität macht es somit einen großen navigiert werden. Gleichzeitig werden
Schüler online einsehen. Der Schulalltag bedient werden kann. Alle Inhalte von Unterschied, mit welchen Strukturen dabei Muskulatur und Fitness effektiv
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