Jugend forscht: Zweiter Preis beim Landeswettbewerb

Beim Landeswettbewerb „Jugend forscht erreichten die beiden FSGler einen tollen 2. Platz.

Unzählige Raketenstarts gab es in den vergangenen Monaten in Vorbereitung auf den „Jugend forscht“-Wettbewerb. Nachdem Johannes Hostert und Leon Dixius im Februar den Regionalwettbewerb gewonnen hatten, hieß es nun Ignition und Lift-off zum Landeswettbewerb in Ludwigshafen bei der BASF.

Drei Tage lang (vom 20. – 22.03.) wurden die Arbeiten präsentiert und juriert. Hier trafen sich die Sieger der zehn Regionalwettbewerbe aus ganz Rheinland Pfalz. Johannes und Leon erreichten mit ihrem Thema „Fliegt sie höher als der Trierer Dom – Die optimale Rakete zum Selberbauen“ einen beachtlichen zweiten Preis im Fachgebiet Physik. Dieser Preis war hart erarbeitet, schon seit fast eineinhalb Jahren beschäftigen sich beide mit diesem Thema.

Die Fragestellung war zunächst simpel: Aus 0,75-Liter-Sprudel-PET-Flaschen kann man relativ einfach Wasserraketen bauen, wenn diese mit Wasser befüllt sind und man das Wasser mit einer Fahrradluftpumpe unter Druck setzt, dann kann man schon einen beachtlichen Raketenstart sehen. Wie viel Wasser muss man nun einfüllen, damit diese Wasserrakete so hoch wie möglich fliegt?

Um diese Frage zu beantworten, schufen die beiden ein theoretisches Modell. Dazu reichte die normale Schulphysik der Oberstufe noch aus. Dann halfen aber Google, Lexika und Lehrbücher nicht mehr weiter. Damit das Modell sinnvolle Werte für die Flughöhe ausgibt, müssen Reibungskraft und Ausströmgeschwindigkeit des Wassers bekannt sein. Diese Parameter wurden in aufwändigen Versuchsreihen experimentell bestimmt. Mit diesen Werten konnte das theoretische Modell Flughöhen vorausberechnen.

Leon und Johannes reichte es aber nicht aus, ein theoretisches Modell zu haben. Die beiden wollten überprüfen, ob dieses Modell auch realistische Werte liefert. Dazu brauchten Sie exakte Höhenangaben der Rakete während der Flugphase. Für einfache Probleme gibt es immer einfache Lösungen – ein Irrglaube. Mit einfachen Kameraaufnahmen und Abschätzungen mit Größenvergleichen war es nicht getan. Die Ergebnisse waren viel zu ungenau. Also kreierten sich die beiden ein kleines Elektronikmodul (bestehend aus einem Arduino-Nano, Beschleunigungs-/Magnetfeld-/Gyrosensor, SD-Kartenleser und Knopfzellen zur Stromversorgung), mit dessen Hilfe sich Beschleunigung und Neigung der Rakete exakt angeben ließen. Damit ließen sich die theoretischen Vorhersagen bestätigen. Die notwendigen Technik-/ Informatik- und Mathematik-Kenntnisse zum Bau und dem Auslesen und Verarbeiten der Sensordaten gingen weit über das Schulniveau hinaus.

Für Leon und Johannes kamen die Osterferien da ganz gelegen kommen. Montag zuvor (19.03.) wurden die letzten Messreihen für den Wettbewerb aufgenommen, Montagabend wurde nochmal intensiv für die „Vorabiarbeit“ am Dienstag gelernt. Dienstagmorgen dann eine vierstündige Vorabiarbeit, anschließend die Fahrt nach Ludwigshafen, Eröffnung des Wettbewerbs und nachts noch die letzten Vorbereitungen für die Präsentation am Mittwoch… Es hat sich gelohnt!