Masterclass Physik: „Astroteilchen“
Uni Würzburg am HSG!
Messwert-Zahlenkolonnen anschaulich mit dem Auger-Modell darstellen... (Foto: Andreas Reiser, alle Rechte vorbehalten)
Am Dienstag, den 14.11.23 war es endlich wieder soweit! Burkhard Böhm und sein Team von der Uni Würzburg kamen mit einem vollgeladenen Kofferraum bei uns am HSG an. Mit tatkräftiger Hilfe unserer aktuellen Netzwerk-EinsteigerInnen Ilyas, Nathan und Anna waren die vielen Detektoren, Nebelkammersets und Auger-Modelle flugs auf die Gruppenräume verteilt und einsatzbereit hergerichtet.
Die beiden NTG-Klassen 10a und 10b versammelten sich zur Begrüßung im großen Musiksaal und genossen nach einem fleißigen Stühlerücken den Einführungsvortrag zum heutigen Thema, den „Astroteilchen“: Polarlichter, Myonen, Sonnenwind, Höhenstrahlung …
Danach ging es in drei Gruppen aufgeteilt zu den Experimenten, die in dieser Form nur mit dem Equipment des Netzwerkes Teilchenphysik möglich sind. Das dafür frühs in Aschaffenburg frisch besorgte Trockeneis (ca. -70°C) lässt beim Nebelkammerversuch radioaktive Zerfallsspuren in der ganz normalen Umgebungsluft eindrucksvoll sichtbar werden.
Danke an Toni Schreck für das geschickt eingefangene Bild der Zerfallsspuren! (Foto: Toni Schreck, alle Rechte vorbehalten.)
Wie die Umfrage unter den TeilnehmerInnen zeigt, war das auch der beliebteste Versuch des Tages:
... ein eindeutiges Votum unter den TeilnehmerInnen ...
Aber auch das Messen von Myonen aus der Höhenstrahlung und Basteln eines Auger-Modells boten spannende Einblicke in die Teilchenphysik. Letzteres hatte bei vielen TeilnehmerInnen den Effekt, dass obwohl zunächst „kein Plan“ bestand, nach dem zugehörigen Theorie-Vortrag, dass beim konkreten Selbst-aktiv-werden bei vielen ein „Aha“-Erlebnis zu einem „Blitz-Durchblick“ führte, was dem Tutorenteam besonders Spaß bereitete.
Zum Schluss noch eine kurze Information zum „Netzwerk Teilchenwelt“: Dieses ist allen künftigen PhysikstudentInnen wärmstens empfohlen. Hier besteht z. B. nach zwei Masterclass-Teilnahmen die Möglichkeit, ein Ferienpraktikum am leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem LHC am CERN in Genf, zu absolvieren und dort, unterstützt von der Uni Würzburg, eigene (!) wissenschaftliche Experimente durchzuführen. Für das spätere Studium sind die Kontakte und Aktivitäten in diesem Netzwerk sehr förderlich.
- JUNIORFORSCHERINNEN UNTER DEM STERNENHIMMEL
„Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel“ – so lautet der altbekannte Spruch. Doch am Beobachtungsabend für die HSG-JuniorForscherInnen der Jahrgangsstufe 6 übernahmen die AstrophysikerInnen der Q12 den Job, den Sternenhimmel zu erklären.
Auf dem Programm des Beobachtungsabends standen verschiedenste Aktionen, durch die die JuniorForscherInnen mit ihrem Kursleiter Andreas Wilke auf der HSG-Dachterrasse in die Welt der Astrophysik eintauchen konnten.
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Eine der spannenden Aktionen war beispielsweise das Basteln einer drehbaren Sternkarte. Nach fleißigem Schnippeln und Kleben konnten die Schüler jene dann so einstellen, dass sie sich - ganz ohne Hilfe technischer Geräte – am Sternenhimmel orientieren und die wichtigsten Sternbilder auffinden konnten. So entdeckten die Juniorforscher beispielsweise die Sternbilder „Großer Bär“ und „Löwe“, welche zu dieser Zeit des Jahres gut sichtbar sind.
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Um die Himmelskörper anschließend auch aus der Nähe betrachten zu können, hatten die Schüler die Möglichkeit, dies durch das Schulteleskop zu tun, welches durch SchülerInnen des Astrokurses der Q12, zusammen mit ihrem Lehrer Andreas Reiser, aufgebaut wurde.
Mit viel Erfahrung und einem zweiten professionellen Teleskop stand Matthias Daniel mit Rat und Tat zur Seite. Der ehemalige HSG-Absolvent und aktuelle Student der Physik ist begeisterter Experte für Sternbeobachtungen.
Neben den Planeten Mars und Venus, konnten die JuniorForscherInnen die feinen Details des Orion betrachten – fast schon so, als stünden sie direkt davor. Da im Unterricht schon über dieses Sternbild gesprochen wurde, war diese Vergrößerung besonders interessant. Ein weiteres Spektakel für die Augen stellte zudem der Orionnebel dar, ein aktives Sternenentstehungsgebiet.
(Foto: Matthias Daniel)
Nicht nur die Augen, auch der Ehrgeiz der JuniorForscherInnen wurde im weiteren Verlauf des Abends herausgefordert. Mit ihrem Wissen über Planeten und Co. konnten sie bei dem Raketen-Brettspiel prahlen und punkten. Derjenige, der beim Wandern durch das Weltall die meisten Fragen richtig beantwortete, war Sieger des Spiels. Das Besondere dabei: auf den Sieger wartete die einmalige Gelegenheit, sich eine Sache zu wünschen, die dann mit dem 3D-Drucker der Schule gedruckt wird!
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Um wieder zu vollen Kräften zu kommen, stärkten sich die Sechstklässler in einer kleinen Pause mit frischen Mondbrötchen und Sternenpizza von Frau Becker aus der Mensa.
Nach der Stärkung ging es mit einem anderen Spiel auf der Dachterrasse weiter: jede(r) JuniorForscher(In) hatte die Aufgabe, seinen zugeteilten Stern mit der Stellarium-App, einem digitalen Astronomie Programm, am Nachthimmel zu finden und mit einem Schild in dessen Richtung zu deuten.
Wenn man die einzelnen Schilder der Schüler als Gesamtbild betrachtet, erkennt man die Buchstaben
H S G J F (= JuniorForscherInnen).
„Sternbilder aus Schildern“ – fast so bewundernswert, wie die Sterne selbst!
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Insgesamt war der Beobachtungsabend als Einblick in die Astrophysik, sowohl für die JuniorforscherInnen als auch für die beteiligten Lehrer und SchülerInnen der Q12, eine Bereicherung: viel Spaß, Freude, Begeisterung und natürlich viel neues Wissen!
Sieht irgendwie aus wie …
... wie ein angebissener Keks!
Es ist ein recht seltenes Spektakel: der Mond schiebt sich sichtbar zwischen Sonne und Erde. Ein Teil der Sonne wird dadurch verdeckt, man spricht von einer partiellen Sonnenfinsternis.
Am Dienstag, 25.10.22, war es wieder so weit. Das Maximum der Verdunklung war in Erlenbach gegen 12.10 Uhr erreicht, etwa ein Viertel der Sonne war verdeckt.
Die Klassen 9d mit Frau Kapeller, 8b mit Herrn Mauthofer, 8a mit Herrn Stück und die Klasse 5d konnten das Ereignis auf der HSG-Astroterrasse live mitverfolgen.
Mit Hilfe von „Lochkarten“ aus dem 3D-Drucker wurde das Bild der Sonne an die Wand projiziert und konnte dadurch gefahrlos beobachtet werden.
Das Bild der teilweise verdeckten Sonne sieht doch wirklich irgendwie aus wie ein angebissener Keks, meint ihr nicht auch?
Aber vielleicht hatte ich beim Schreiben des Artikels auch einfach nur Hunger...
Abitur - und was dann? Falls Studium, wo und was?
Der Wandertag der Q11 am 22. September 2022 sollte uns dabei helfen Orientierung zu finden. Was eine neu installierte Straßenlaterne damit zu tun hat? Findet es heraus!
Große Freude herrschte wohl bei den meisten, da der Tag erst um 9.10 Uhr beginnen sollte und dadurch hier und da ein extra Stündchen Schlaf ergattert werden konnte. Dementsprechend motiviert begaben wir uns nach einem Gruppenbild in einen der Hörsäle der TH Aschaffenburg, die es heute zu entdecken galt.
Zu allererst führte uns Frau Melanie Hartmann in das Themengebiet "Studium" ein und gab zudem zahlreiche Informationen über die Hochschule preis.
Über die Hochschule
Die 1995 gegründete Technische Hochschule Aschaffenburg umfasst insgesamt drei Fakultäten: Wirtschaft und Recht, Ingenieurswissenschaften und seit kurzem außerdem noch die Gesundheitswissenschaften. Momentan werden 24 verschiedene Studiengänge angeboten, die von 121 Professoren gelehrt werden.
Doch was macht die TH AB so besonders?
Frau Hartmann betonte zum einen die familiäre Atmosphäre, die, ähnlich wie bei unserem Bunker, durch die geringe Anzahl an Schülern (die TH AB bietet momentan etwa 3.400 Studierenden einen Platz) zu Stande kommt. Des Weiteren lädt ein hoher Praxisbezug, der durch die Möglichkeit eines Dualstudiums noch verstärkt werden kann, sowie die Zusammenarbeit mit der Organisation ERASMUS, die Auslandssemester in Europa ermöglicht sowie finanziert, zum Studium an der THA ein. Doch sogar außerhalb Europas sind Auslandssemester möglich, wie beispielsweise in Kanada oder China.
Traue keiner Statistik, die du nicht selber gefälscht hast ...
... so lautete der Titel des zweiten Vortrags, in dessen Genuss wir während dieses ganz besonderen Wandertages kamen. Professor Doktor Victoria Bertels, die für die Betriebswissenschaften der Hochschule verantwortlich ist, zeigte uns an anschaulichen Beispielen die Manipulierbarkeit aber auch die Wichtigkeit von Statistiken auf. So erfuhren wir zum Beispiel wie Medien die Wirkung von Graphen oder Diagrammen durch ihre Darstellung zum eigenen Vorteil verändern können. Es gilt also: aufgepasst und mitgedacht!
Warum freiwilliger Umweltschutz nicht funktioniert
Dieser Frage gingen wir in unserem letzten Vortrag mit der Hilfe von Herrn Professor Kilian Hartmann auf den Grund. Anhand des erdachten Szenarios einer zu bauenden Straßenlampe (siehe Einstieg) erschuf er mit Hilfe des Nash'schen Gleichgewichts eine anschauliche Darstellung der menschlichen Psyche. Grundsätzlich lassen sich folgende Prinzipien festhalten:
1. Für Gruppen ist es sinnvoll zu kooperieren
2. Für Individuen ist es sinnvoll zu defektieren (= Zusammenarbeit ablehnen)
Die beeindruckenden Ausführungen des Professors, die durch viel Humor ausgeschmückt wurden, sollten uns alle zum Umdenken anregen. Es gilt, nicht nur an sich selbst, sondern auch an die Allgemeinheit zu denken.
Alles in allem lässt sich festhalten, dass wir einen sehr interessanten und informativen Ausflug an die TH AB hatten, der großen Dank für die Möglichkeit unseres Besuchs gilt (wenn ihr mehr über die Hochschule erfahren wollt findet ihr mehr Infos hier: https://www.th-ab.de/).
Mobiliät der Zukunft
E-Auto-Check am HSG
Einmal volltanken für 14 Euro? Na klar, kein Problem! Lehrerin Carolin Vandeven, begeisterte E-Auto-Besitzerin, ist von ihrem Fahrzeug überzeugt. Bei der Anschaffung war ein Hybridauto keine Alternative. „Wenn schon, dann richtig“. Längere Fahrten seien auch kein Problem, die Ladezeiten relativ kurz.
Viele der aktuellen Oberstufenschüler, die sich gerade in der Vorbereitung auf die Führerscheinprüfung befinden, werden irgendwann ihr eigenes Auto lenken. Ist dann das Elektroauto eine realistische und sinnvolle Alternative? Gerade weil dieses Thema in den Medien immer noch kontrovers diskutiert wird, kann vielleicht ein Gespräch mit Anwendern aus der Praxis weiterhelfen und Begeisterung für die Technik wecken.
Gabriel Bachmann, ehemaliger HSG-Abiturient und aktueller Maschinenbau-Student der Firma WIKA, präsentierte sein Elektroauto auf dem Pausenhof. Dem überzeugten E-Autobesitzer war es ein Herzensanliegen, seine Erfahrungen an seiner alten Schule weiterzugeben. Erwartet wurde er vom Santo-Seminar mit ihrem Lehrer Andreas Wilke und vom Nachhaltigkeits-Seminar von Lehrer Dirk Simon, dem Initiator der Aktion. Sie alle durften die Autos von Herrn Bachmann und Frau Vandeven hautnah erleben und in Augenschein nehmen. Fragen nach Anschaffungs- und Unterhaltkosten, nach Reichweite und Lebensdauer des Akkus konnten geklärt werden. Die individuellen Beweggründe der beiden FahrzeugbesitzerInnen für die Kaufentscheidungen zugunsten der Elektroautos durften die SchülerInnen erfahren.
Umweltaspekte und Nachhaltigkeit, aber auch kritische Themen wurden angesprochen, wie der Rohstoff- und der Energiebedarf bei der Herstellung des Akkus. Gabriel Bachmann diskutierte mit den SchülerInnen den erheblich höheren Wirkungsgrad eines Elektromotors gegenüber dem eines Verbrennungsmotors. Interessant war auch, dass einzelne Funktionen des Fahrzeugs über eine Smartphone-App gesteuert werden können.
Am Ende gleiten die Fahrzeuge wieder fast geräuschlos vom Pausenhof. Eine „sehr gelungene und gewinnbringende Veranstaltung“, so die Schulleiterin Christine Büttner. Alle Teilnehmer waren um viele Informationen reicher und sicher auch klarer in ihrem Meinungsbild zu dieser modernen Fahrzeugtechnik.
Am HSG öffnen sich die Adventskalender
Zum Bericht bitte auf das Bild klicken!
Partielle Sonnenfinsternis über dem HSG
... und was ein 3D-Drucker damit zu tun hat!
Bericht von A. Wilke, A. Sporis und F. Di Marco
Nach 6 Jahren war am Donnerstag, 10.6.2021 wieder eine partielle Sonnenfinsternis über dem HSG zu beobachten.
Bei einer Sonnenfinsternis schiebt sich der Mond vor die Sonne, sodass diese kurzzeitig nicht mehr sichtbar ist. Bei einer partiellen Sonnenfinsternis passiert dies nicht vollständig, der Mond verdeckt nur teilweise die Sonne.
Die Klassen 9a und 9b mit ihren Lehrern Herrn Reiser und Herrn Stück wollten dies auf der Astroterrasse nicht verpassen!
Da man nicht direkt in die Sonne schauen darf, weil diese viel zu hell ist, wurden spezielle Lochkarten zur indirekten Beobachtung genutzt, die von Herrn Reiser mit dem 3D-Drucker selbst erstellt wurden. Das Bild der Sonne konnte damit gefahrlos projiziert werden.
Auf der Terrasse angekommen, legte jeder sein weißes Blatt Papier auf den Boden und stellte sich mit dem Rücken zur Sonne, sodass diese das Loch der Kärtchen durchstrahlte. Wenn man nun das Bild der Sonne auf dem Blatt am Boden sah, bemerkte man einen Kreis, welcher jedoch nicht ganz rund war, da der Mond bereits vor der Sonne stand.
Je höher man das Kärtchen hielt, desto besser konnte man auch den Mond sehen, welcher sich vor die Sonne gestellt hatte.
Die nächste Sonnenfinsternis findet am 25.1.2022 statt, dann könnt vielleicht auch ihr die Sonnenfinsternis mit diesem Trick betrachten.
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Astrophysik - Erfolg am HSG
Bericht von Dirk Simon
Ein relativ junger und unbekannter Wettbewerb, die International Olympiad on Astronomy and Astrophysics (IOAA), findet dieses Jahr wie so vieles online statt. In insgesamt drei Auswahlrunden kann man sich für das Nationalteam qualifizieren.
Das Hermann-Staudinger-Gymnasium, welches in der Oberstufe einen Astrophysikkurs anbietet, nahm dieses Jahr mit Vera Schuhmann teil.
Entstanden aus der Internationalen Astronomie Olympiade (IAO) fand die IOAA das erste Mal 2007 in Thailand statt, Deutschland nahm 2019 in Ungarn erstmals mit einem Team teil. 2021 wird das deutsche Nationalteam zur Olympiade nach Kolumbien fliegen oder wahrscheinlicher, wenn Corona das nicht zulässt, - wie letztes Jahr leider schon - eine Onlineklausur bearbeiten. Doch wie kommt man eigentlich in das Finalteam?
Es gibt drei Auswahlrunden. Die erste Runde fand Anfang des Jahres als Hausaufgabenrunde statt, an der jede*r interessierte*r Schüler*in teilnehmen konnte. In fünf Aufgaben konnten jeweils bis zu fünf Punkte geholt werden, mit mehr als der Hälfte der Punkte (also 13 von 25) oder wenn man unter den besten 50% der Teilnehmer war, ist man in der zweiten Runde dabei. Ebenfalls kann man sich für die zweite Runde der IOAA qualifizieren, wenn man es bis in die Bundesrunde der Internationalen Physik Olympiade (IPhO) geschafft hat. Das Hermann-Staudinger-Gymnasium gratuliert in Person von Andreas Wilke, Betreuungslehrer, und Christine Büttner, Schulleiterin, Vera Schuhmann zum Bestehen der 2. Runde und wünschen für die 3. Runde das Allerbeste!
Vera Schuhmann vor dem Teleskop, mit dem der Astrophysikkurs am HSG arbeitet. Foto: A. Wilke
3D-Modelling
Wie funktioniert das mit OpenSCAD?
von Felix Ackermann
Im Q11 P-Seminar SANTO werden die Schüler von Herrn Koch auf die bevorstehenden Praktika vorbereitet und erhalten Einblicke in die technische Berufswelt. Im Rahmen dieser Vorbereitung widmete sich der Kurs der Software „OpenSCAD“ mit der man Modelle für einen 3D-Drucker entwerfen kann.
OpenSCAD ist wie eine Programmiersprache aufgebaut. Wer also Programmierkenntnisse hat ist klar im Vorteil – es geht aber auch ohne.
Das Programm ist Freeware (offizielle Site: http://www.openscad.org) und arbeitet lokal auf dem Rechner. V. a. für die Entwicklung einfacher technischer Bauteile ist es auf jeden Fall einen Blick wert. Für Interessierte folgen einige Grundbefehle:
Diese Befehle und viele mehr finden sich im Cheat Sheet von OpenSCAD. (http://www.openscad.org/cheatsheet/index.html).
TinkerCAD
von Anna-Lena Löwer (Q11)
Wie bereits im Artikel „3D Modelling“ vom 22. Dezember geschrieben, beschäftigt sich das P-Seminar SANTO zurzeit mit dem Modellieren von dreidimensionalen Objekten und dem Druck dieser. Das soll als Vorbereitung zu den hoffentlich, trotz der aktuellen Lage, stattfindenden Praktika in verschiedenen regionalen Firmen dienen.
Als Alternative für das bereits beschriebene Programm OpenSCAD, lernten wir das Programm Tinkercad kennen. Der Vorteil dieses Programmes ist, dass die bei Tinkercad mögliche drag and drop Funktion, um einiges leichter zu verstehen ist, als die für OpenSCAD benötigte „Programmiersprache“.
Tinkercad ermöglicht es seinen Nutzern bereits erstellte Entwürfe anderer zu bearbeiten oder aber sein eigenes Projekt komplett neu zu entwerfen. Für den „Neu Entwurf“ kann man auf der rechten Bildschirmseite einen Körper auswählen und zieht diesen dann einfach auf die blau hinterlegte Arbeitsfläche. Hierbei ist es auch möglich Löcher zu erstellen, dafür zieht man einfach die grau schraffierten Objekte auf die Arbeitsfläche. Wer etwas gezeichnetes drucken möchte nutzt den Button „scribble“.
Aber Achtung: achtet auf die Skalierung eures Projektes! Sonst wird aus einem 10 cm Rad schnell ein 10 Millimeter großes… das hätte für das Mausefallenauto leider nicht gereicht… (die Angaben bei Tinkercad sind alle in Millimetern). Aber kein Grund zur Sorge: wer das vergisst, kann das Objekt auch noch im Slicer (= „übersetzt“ das Projekt in Anweisungen für den Drucker) skalieren.
Wem das Selbst entwerfen zu viel Arbeit ist, der findet beim Klick auf den kleinen Pfeil im Drop Down Menü unter der Rubrik Printables beispielsweise bereits entworfene Skelette von einem Menschen oder alternativ auch von einem Dinosaurier. Wer einfach nur etwas Hilfe braucht, der findet im Internet zahlreiche Tutorials.
Neben der einfachen Bedienung, stellt auch die Anmeldung kein Problem dar. Hierfür muss man unter www.tinkercad.com einfach nur eine E-Mail-Adresse und einen Nutzernamen angeben. Die Erstellung des Kontos, sowie das Entwerfen von 3D Objekten ist hierbei komplett kostenlos.
Im ersten Video (Toad) wird am Anfang die grobe Form festgelegt. In Minute 0:16 sieht man ein „Quaderförmiges Loch“. Die Punkte kann man durch kleine Kugeln erzeugen, die dann sozusagen im Kopf stecken. Scribble (das Modul zum Zeichnen) wird in Minute 1:27 angewendet. Wie man sieht, kann man relativ einfach aus simplen Körpern auch komplexere Figuren erstellen.
Alles was euch jetzt daran hindert euer eigenes Projekt zu entwerfen sind fehlende Ideen. Deswegen gibt es hier ein paar Anreize.
Projekte aus dem P-Seminar sind:
- Buchständervon Helena siehe Video
- eine Skulptur (Toad) von Jenny siehe Video
- Kopfhörerhalter
- Buchstützen
- Handyhalter
- Ersatzteil für den Druckbleistift
- Bauteile für Schulprojekte (beispielsweise Räder für das Mausefallenauto)