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Lato-Lato (10)

2025-06-07T16:18:48Z

AlexanderB: /* Quellen */

==Thema==
[[Datei:Parameter-Thema.png|mini|Abb. 1: Parameter]]
Unser Projekt dreht sich um die Aufgabenstellung der dritten Aufgabe des diesjährigen German Young Physicist Tournament, welche den Titel „Lato Lato“ trägt und wie folgt lautet.

''Attach a ball to each end of a string and connect the center of the string to a pivot. When the pivot oscillates along the vertical direction, the balls start to collide and oscillate with increasing amplitude. Investigate the phenomenon.'' [1]

Die konkreten Ziele, denen wir uns bis jetzt, aus der Aufgabenstellung abgeleitet, gewidmet haben, betreffen die Themenfelder der im System vorhandenen Energien sowie Energieumwandlungen, Kräfte, Bewegungen, Geschwindigkeiten, den zeitlichen Ablauf mit einzelnen Phasen verschiedener Zustände und die Frequenz von Anregung und Schwingung. Das Ziel war und ist dabei stets, ein möglich exaktes Verständnis des Phänomens, seiner Eigenschaften und der relevanten Parameter sowie ihres Zusammenspiels zu erlangen.

Unsere wichtigen Parameter sind hierbei der Radius der Kreisbahn $$l$$, der Radius der Kugel $$r$$ und die materialabhängige Stoßzahl $$\epsilon$$. Außerdem nutzen wir den Winkel $$\theta$$, den man aus der Abb. 1 entnehmen kann.

==Theorie==
Für unsere Theorie haben wir mehrere Annahmen gemacht:

1. Die Bewegung erfolgt auf einer perfekten Kreisbahn 2. Vernachlässigung von Luftwiderstand 3. Die Kugeln treffen sich im niedrigsten Punkt der Kreisbahn 4. Keine Rotation der Kugeln 5. Die Bewegung der Kugeln ist auf beiden Seiten der vertikalen Achse symmetrisch

Um die grundlegenden Kräfte im System zu erklären, unterteilt man die Schwingung in drei Phasen: den Fall, den Aufprall und den Rückstoß. Hierbei wird das Oszillieren des Pendels noch nicht betrachtet.
[[Datei:Abb. 2- Der Fall.png|mini|Abb. 2: Der Fall]]
1. Phase: Der Fall (siehe Abb. 2)
Die Formel der Zentrifugalkraft und der Seilkraft ist: $$F_{zentrifugal} = F_{Seil} = m \cdot \omega^2 \cdot l$$

Die Tangentialkraft ist die resultierende Kraft im Kräfteparallelogramm der Gewichtskraft und der Seilkraft. Die Tangentialkraft kann außerdem durch trigonometrische Überlegungen dargestellt werden durch: $$F_{tangetial} = F_G \cdot sin(\theta) = m \cdot g \cdot sin(\theta)$$.

2. Phase: Der Aufprall

Die Kugeln erreichen kurz vor dem Aufprall ihre Maximalgeschwindigkeit $$v_{Ende}$$. Während des Aufpralls verformen sich die Kugeln. Durch diese Verformung wird die kinetische Energie der Kugel vollständig in Spannenergie umgewandelt. Danach formen sich die Kugeln zurück und stoßen sich ab. Da während des Stoßes Energie durch Reibung verloren geht, haben die Kugeln nicht die identische Geschwindigkeit nach dem Stoß wie vor dem Stoß.

3. Phase: Der Rückstoß
[[Datei:Abb. 3- Der Rückstoß.png|mini|Abb. 3: Der Rückstoß]]
Aufgrund der Trägheit schwingen die Kugeln nach dem Rückstoß weiter mit ihrer Geschwindigkeit $$v_{Ende}$$. Gegen diese Geschwindigkeit wirkt aber die Tangentialkraft. Diese ist wie beim Fall durch $$F_{tangetial} = F_G \cdot sin(\theta)$$ gegeben. Die Kugeln schwingen weiter, bis die Geschwindigkeit der Kugeln von der durch die Tangentialkraft erzeugten Beschleunigung neutralisiert worden ist. Hier wird dann die maximale Amplitude erreicht.

[[Datei:Abb. 4- Potenzielle Energie.png|mini|Abb. 4: Potenzielle Energie]]
Energie im System:

Wenn man die Wärmeenergie vernachlässigt, sind im System nur kinetische, potenzielle und Spannenergie vorhanden. Die kinetische Energie lässt sich berechnen durch: $$\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$$. Die potenzielle Energie kann man durch Trigonometrie berechnen. Man erhält somit als Formel: $mgl(1-cos(\theta))$. [2]

Aufgrund des Energieerhaltungssatz ist im höchsten Punkt die vollständige Energie in potenzieller Energie vorhanden, da $$v=0$$ gilt. Kurz vor dem Aufprall ist die vollständige Energie in kinetischer Energie vorhanden, da wir annehmen, dass der Aufprall auf der Höhe 0 passiert. Wir nutzen das für unsere folgende Berechnungen.

Stoßzahl:

<nowiki>Die Stoßzahl ist definiert durch $$\epsilon=\frac{v_{NachStoß}}{v_{VorStoß}}$$. Man kann die Stoßzahl außerdem durch die kinetische Energie kurz vor dem Stoß berechnen: $$\sqrt{\frac{E_{kinNach}}{E_{kinVor}}}$$. Da man aber die kinetische Energie im niedrigsten Punkt mit der potenziellen Energie gleichsetzen. Außerdem kann man die maximale potenzielle Energie durch den maximalen Winkel $$\theta_{max}$$ berechnen. Somit erhält man für die Stoßzahl: $$\epsilon=\sqrt{\frac{1-cos(\theta_{maxnach})}{1-cos(\theta_{maxvor})}}$$. In einem unserer Experimente messen wir diese Stoßzahl. </nowiki>

Anregung des Pendels:

Wenn man das Pendel in der Phase des Falls hochzieht, stoßen die Kugeln stärker. Das kann man wie folgend betrachten. Zieht man das Pendel hoch, so wirkt eine Kraft $$F_{Zug}$$ auf den Mittelpunkt des Pendels. Diese Kraft wirkt auch auf die Kugeln. Nach dem dritten Newtonschen Axiom wirkt eine Gegenkraft in die entgegengesetzte Richtung. Diese Gegenkraft wirkt somit in Richtung der Gewichtskraft. Die Kraft, die die Kugel zum Ruhepunkt zieht, ist die resultierende Kraft im Kräfteparallelogramm der Gewichtskraft und Seilkraft. Da die Gewichtskraft sich mit der Gegenkraft addiert, wird auch diese Kraft größer.

Wenn man das Pendel in der Phase des Rückstoßes runterdrückt, dann wirkt man einer zu $$F_{Zug}$$ entgegengesetzte Kraft, $$F_{Druck}$$. Da sich $$F_{Zug}$$ und $$F_G$$ addieren, müssen $$F_{Druck}$$ und $$F_G$$ gegeneinander wirken, damit wird $$F_G$$ und die Kraft, die die Kugel zum Ruhepunkt zieht, auch. Damit kann die Kugel weiter nach oben schwingen.

Anregungsfrequenz:

<nowiki>Um das Pendel so anzuregen, sodass die maximale Amplitude erreicht wird, muss man das Pendel mit der Resonanzfrequenz oszillieren. Diese Resonanzfrequenz $$\omega$$ ist genauso groß wie die Eigenfrequenz des Pendels $$\omega_0$$. Wir wollen aber die lineare Frequenz berechnen, deswegen ist die Formel $$f=\frac{1}{2\pi} \cdot \sqrt{\frac{g}{l}}$$. Da die Kugeln aber nur die halbe Kreisbahn durchgehen, multipliziert die Frequenz mit 2 und erhält: $$f=\frac{1}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{g}{l}}$$. Außerdem gilt für die Frequenz: $$f=\frac{1}{T}$$, wobei $$T$$ die Periodendauer ist. Wir werden probieren diese Frequenz zu bestimmen.</nowiki>

==Aufbau==
[[Datei:Abb. 5- Aufbau Stoßzahl.png|mini|Abb. 5: Stoßzahl und Frequenz Aufbau]]
Für unser erstes Experiment wollen wir die Stoßzahl $$\epsilon$$ bestimmen. Man hängt das Pendel an einem Stativ auf, dass neben einer Wand, an dem ein Geodreieck klebt, steht (siehe Abb. 5).

Man lenkt das Pendel bis zu einem bestimmten Winkel aus, wir haben 45° gewählt, und lässt die Kugeln fallen. Man filmt das Pendel auf einem Handy, dass auch am Stativ befestigt ist. Vom Video liest man dann den maximal erreichten Winkel ab. Dadurch kann man die Stoßzahl nach jedem Stoß berechnen und auswerten. Beim Auslenken muss man beachten, dass die Kugeln so parallel wie möglich zur Wand entlang schwingen, damit man die Winkel richtig ablesen kann.

Für unser zweites Experiment, wollen wir die Eigenfrequenz messen. Dazu haben wir einen ähnlichen Aufbau wie beim Stoßzahl Experiment, aber anstatt die maximalen Winkel zu messen, messen wir die Zeit zwischen zwei Stoßen mithilfe der Tracker-App. Dadurch erhalten wir die Periodendauer und können dadurch die Frequenz berechnen.

[[Datei:Abb. 6- Motor.png|mini|296x296px|Abb. 6: Motor mit Lego-Konstruktion]]
Wir wollen aber auch die Frequenz ohne die Periodendauer messen. Zuerst wollten wir dafür ein Motor bauen, um das Pendel mit einer konstanten Frequenz anzuregen. Dann könnten wir bei jeder Frequenz die maximale Amplitude messen und bestimmen, was die Resonanzfrequenz ist. Der Motor wäre eine Kreisbewegung und wir hätten eine Lego-Konstruktion angeschlossen, die diese Kreisbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt. Leider war unsere Konstruktion sehr instabil und führte dazu, dass das Pendel oft in einer anderen Ebene ins Schwingen geriet.

Deswegen haben wir unseren Aufbau geändert und das Pendel manuell angeregt. Das Pendel wurde per Hand hoch- und runtergezogen und mithilfe eines Metronoms wurde dafür gesorgt, dass das Pendel bei einer konstanten Frequenz angeregt wurde. Dadurch kam es aber zu großen Messunsicherheiten, wodurch die Resonanzfrequenz nur in 10rpm Schritten gemessen wurde.

==Daten==
[[Datei:Abb. 7- Graph Winkel.png|mini|255x255px|Abb. 7: Graph Winkel]]
Man sieht am Graph, dass die Winkel einen exponentiell fallenden Graph bilden. Allgemein hat ein Graph der gedämpften Schwingung die Gleichung. $$y(t)=y_0\cdot e^{-dt}$$. In unserem Fall kann man für $$t$$ nur die Anzahl der Stöße einsetzen. Wenn man unseren Graphen mithilfe von Excel fittet, erhält man für $$d$$ im Durschnitt über die drei Messreihen die Werte $$0,175$$.

[[Datei:Abb. 8- Stoßzahl.png|mini|Abb. 8: Stoßzahl]]

Wir können, wie in der Theorie besprochen, mithilfe der Winkel auch die Stoßzahl berechnen. Man sieht, dass die Stoßzahl mit größerer Anzahl an Stößen mehr abweicht. Der Durchschnitt der Stoßzahlen über alle drei Messreihen liegt bei ca. $$0,7$$. Dadurch kann man berechnen, dass ca. $$51%$$ der Energie nach jedem Stoß in Wärme oder Schall umgewandelt wird.

Systematische Fehler in diesem Experiment beinhalten, die Fehler des Geodreiecks, das ungenaue ablesen der Winkeln und dass die Kugeln nicht auf beiden Seiten auf der gleichen Höhe platziert werden. Weitere Fehler waren, dass die Kugeln nicht perfekt parallel zur Wand blieben und die Kugeln nicht symmetrisch waren. Wenn es dazu kam, dass die Kugeln die Wand berührten, wurde das Experiment neu gemacht.

[[Datei:Abb. 9- Periodendauer.png|mini|Abb. 9: Graph Periodendauer]]
In unserem zweiten Experiment wollten wir die Resonanzfrequenz messen. In Abb. 9 sieht man den Graphen der Messwerte der Periodendauer für ein Pendel mit $$l=14cm$$. Im Durchschnitt erhält man eine Periodendauer von ca. $$0,32s$$. Wenn man dann die Frequenz durch die Periodendauer berechnet, erhält man $$f=3,17Hz\approx 190rpm$$. Das gleiche Experiment wurde auch für ein Pendel mit $$l=20cm$$ durchgeführt. Bei diesem Pendel erhält man eine Periodendauer von $$0,46s$$ und damit eine Frequenz von $$130rpm=2,18Hz$$.

Die Fehler in diesem Experiment waren ähnlich zu denen im vorherigen Versuch.

Unsere Ergebnisse des manuellen Experiments zeigen, dass das Pendel mit $$l=14cm$$ eine Eigenfrequenz von $$180-190rpm$$ hat und das Pendel mit $$l=20cm$$ eine Eigenfrequenz von $$130rpm$$ hat.

Wenn man die Eigenfrequenz für das Pendel mit $$l=14cm$$ mithilfe der Formel berechnet, erhält man $$f=160rpm$$. Verglichen mit den experimentellen Werten $$190rpm$$ und $$180-190rpm$$, ist das ein relativ großer Unterschied. Wenn man das Gleiche für das Pendel mit $$l=20cm$$ macht, erhält man einen theoretischen Wert von $$135rpm$$ und experimentelle Werte von $$130rpm$$. Hier sieht man, dass die Werte sehr nah aneinander liegen.

Man könnte daraus ziehen, dass mit höherem $$l$$ die Werte näher and die praktischen Werte kommen. Das könnte daran liegen, dass die Kugeln sich nicht am untersten Punkt der Kreisbahn treffen. Dadurch ist die Berechnung der Periodendauer und Frequenz verfälscht. Dieser "Höhenfehler" lässt sich durch den Radius der Kugel und den Radius der Kreisbahn berechnen. Man sieht, dass mit größerem $$l$$ dieser Fehler kleiner wird. Dadurch kann man diesen Fehler theoretisch erklären. Jedoch haben wir nicht genug praktische Werte und Variation in Parametern, um das zu beweisen.
==Fazit==
Viele Teile unserer Fragestellungen konnten wir schon untersuchen und beantworten. Zum Beispiel ist die nötige Bewegung des Pendels uns schon bekannt. Genauso wie mit welcher Frequenz wir das Pendel anregen müssen und zu welchem Zeitpunkt das passieren soll. Jedoch haben wir auch bisher nur den Fall betrachtet, wo $$\theta<90°$$ ist. Die Kugeln können theoretisch auch Winkel größer als 90° erreichen und sich sogar oben treffen. Das haben wir aber nicht betrachtet.
==Erfolge==
Das Team Lato Lato: Das Pendelphänomen hat am Regionalwettbewerb Jugend Forscht Berlin Süd teilgenommen und einen 3. Preis in der Physik erhalten.

Juri Ciesinger und Alexander Borodulin haben beide am BeGYPT teilgenommen.
==Quellen==
[1] GYPT(2025), 03 Lato Lato in: GYPT.org, <nowiki>https://www.gypt.org/aufgaben/03-lato-lato.html</nowiki> [2] arXiv, Playing Lato-lato is Difficult and This is Why in: arxiv.org, <nowiki>https://arxiv.org/html/2407.02951v1</nowiki> [3] Turnaj mladych fyziku, 3. Lato Lato in: tmfcr.cz, <nowiki>https://www.tmfcr.cz/38/pdf/03-kos.pdf</nowiki>

Lato-Lato (10)

2025-06-07T16:13:41Z

AlexanderB: /* Fazit */

==Thema==
[[Datei:Parameter-Thema.png|mini|Abb. 1: Parameter]]
Unser Projekt dreht sich um die Aufgabenstellung der dritten Aufgabe des diesjährigen German Young Physicist Tournament, welche den Titel „Lato Lato“ trägt und wie folgt lautet.

''Attach a ball to each end of a string and connect the center of the string to a pivot. When the pivot oscillates along the vertical direction, the balls start to collide and oscillate with increasing amplitude. Investigate the phenomenon.''

Die konkreten Ziele, denen wir uns bis jetzt, aus der Aufgabenstellung abgeleitet, gewidmet haben, betreffen die Themenfelder der im System vorhandenen Energien sowie Energieumwandlungen, Kräfte, Bewegungen, Geschwindigkeiten, den zeitlichen Ablauf mit einzelnen Phasen verschiedener Zustände und die Frequenz von Anregung und Schwingung. Das Ziel war und ist dabei stets, ein möglich exaktes Verständnis des Phänomens, seiner Eigenschaften und der relevanten Parameter sowie ihres Zusammenspiels zu erlangen.

Unsere wichtigen Parameter sind hierbei der Radius der Kreisbahn $$l$$, der Radius der Kugel $$r$$ und die materialabhängige Stoßzahl $$\epsilon$$. Außerdem nutzen wir den Winkel $$\theta$$, den man aus der Abb. 1 entnehmen kann.

==Theorie==
Für unsere Theorie haben wir mehrere Annahmen gemacht:

1. Die Bewegung erfolgt auf einer perfekten Kreisbahn 2. Vernachlässigung von Luftwiderstand 3. Die Kugeln treffen sich im niedrigsten Punkt der Kreisbahn 4. Keine Rotation der Kugeln 5. Die Bewegung der Kugeln ist auf beiden Seiten der vertikalen Achse symmetrisch

Um die grundlegenden Kräfte im System zu erklären, unterteilt man die Schwingung in drei Phasen: den Fall, den Aufprall und den Rückstoß. Hierbei wird das Oszillieren des Pendels noch nicht betrachtet.
[[Datei:Abb. 2- Der Fall.png|mini|Abb. 2: Der Fall]]
1. Phase: Der Fall (siehe Abb. 2)
Die Formel der Zentrifugalkraft und der Seilkraft ist: $$F_{zentrifugal} = F_{Seil} = m \cdot \omega^2 \cdot l$$

Die Tangentialkraft ist die resultierende Kraft im Kräfteparallelogramm der Gewichtskraft und der Seilkraft. Die Tangentialkraft kann außerdem durch trigonometrische Überlegungen dargestellt werden durch: $$F_{tangetial} = F_G \cdot sin(\theta) = m \cdot g \cdot sin(\theta)$$.

2. Phase: Der Aufprall

Die Kugeln erreichen kurz vor dem Aufprall ihre Maximalgeschwindigkeit $$v_{Ende}$$. Während des Aufpralls verformen sich die Kugeln. Durch diese Verformung wird die kinetische Energie der Kugel vollständig in Spannenergie umgewandelt. Danach formen sich die Kugeln zurück und stoßen sich ab. Da während des Stoßes Energie durch Reibung verloren geht, haben die Kugeln nicht die identische Geschwindigkeit nach dem Stoß wie vor dem Stoß.

3. Phase: Der Rückstoß
[[Datei:Abb. 3- Der Rückstoß.png|mini|Abb. 3: Der Rückstoß]]
Aufgrund der Trägheit schwingen die Kugeln nach dem Rückstoß weiter mit ihrer Geschwindigkeit $$v_{Ende}$$. Gegen diese Geschwindigkeit wirkt aber die Tangentialkraft. Diese ist wie beim Fall durch $$F_{tangetial} = F_G \cdot sin(\theta)$$ gegeben. Die Kugeln schwingen weiter, bis die Geschwindigkeit der Kugeln von der durch die Tangentialkraft erzeugten Beschleunigung neutralisiert worden ist. Hier wird dann die maximale Amplitude erreicht.

[[Datei:Abb. 4- Potenzielle Energie.png|mini|Abb. 4: Potenzielle Energie]]
Energie im System:

Wenn man die Wärmeenergie vernachlässigt, sind im System nur kinetische, potenzielle und Spannenergie vorhanden. Die kinetische Energie lässt sich berechnen durch: $$\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$$. Die potenzielle Energie kann man durch Trigonometrie berechnen. Man erhält somit als Formel: $mgl(1-cos(\theta))$.

Aufgrund des Energieerhaltungssatz ist im höchsten Punkt die vollständige Energie in potenzieller Energie vorhanden, da $$v=0$$ gilt. Kurz vor dem Aufprall ist die vollständige Energie in kinetischer Energie vorhanden, da wir annehmen, dass der Aufprall auf der Höhe 0 passiert. Wir nutzen das für unsere folgende Berechnungen.

Stoßzahl:

<nowiki>Die Stoßzahl ist definiert durch $$\epsilon=\frac{v_{NachStoß}}{v_{VorStoß}}$$. Man kann die Stoßzahl außerdem durch die kinetische Energie kurz vor dem Stoß berechnen: $$\sqrt{\frac{E_{kinNach}}{E_{kinVor}}}$$. Da man aber die kinetische Energie im niedrigsten Punkt mit der potenziellen Energie gleichsetzen. Außerdem kann man die maximale potenzielle Energie durch den maximalen Winkel $$\theta_{max}$$ berechnen. Somit erhält man für die Stoßzahl: $$\epsilon=\sqrt{\frac{1-cos(\theta_{maxnach})}{1-cos(\theta_{maxvor})}}$$. In einem unserer Experimente messen wir diese Stoßzahl. </nowiki>

Anregung des Pendels:

Wenn man das Pendel in der Phase des Falls hochzieht, stoßen die Kugeln stärker. Das kann man wie folgend betrachten. Zieht man das Pendel hoch, so wirkt eine Kraft $$F_{Zug}$$ auf den Mittelpunkt des Pendels. Diese Kraft wirkt auch auf die Kugeln. Nach dem dritten Newtonschen Axiom wirkt eine Gegenkraft in die entgegengesetzte Richtung. Diese Gegenkraft wirkt somit in Richtung der Gewichtskraft. Die Kraft, die die Kugel zum Ruhepunkt zieht, ist die resultierende Kraft im Kräfteparallelogramm der Gewichtskraft und Seilkraft. Da die Gewichtskraft sich mit der Gegenkraft addiert, wird auch diese Kraft größer.

Wenn man das Pendel in der Phase des Rückstoßes runterdrückt, dann wirkt man einer zu $$F_{Zug}$$ entgegengesetzte Kraft, $$F_{Druck}$$. Da sich $$F_{Zug}$$ und $$F_G$$ addieren, müssen $$F_{Druck}$$ und $$F_G$$ gegeneinander wirken, damit wird $$F_G$$ und die Kraft, die die Kugel zum Ruhepunkt zieht, auch. Damit kann die Kugel weiter nach oben schwingen.

Anregungsfrequenz:

<nowiki>Um das Pendel so anzuregen, sodass die maximale Amplitude erreicht wird, muss man das Pendel mit der Resonanzfrequenz oszillieren. Diese Resonanzfrequenz $$\omega$$ ist genauso groß wie die Eigenfrequenz des Pendels $$\omega_0$$. Wir wollen aber die lineare Frequenz berechnen, deswegen ist die Formel $$f=\frac{1}{2\pi} \cdot \sqrt{\frac{g}{l}}$$. Da die Kugeln aber nur die halbe Kreisbahn durchgehen, multipliziert die Frequenz mit 2 und erhält: $$f=\frac{1}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{g}{l}}$$. Außerdem gilt für die Frequenz: $$f=\frac{1}{T}$$, wobei $$T$$ die Periodendauer ist. Wir werden probieren diese Frequenz zu bestimmen.</nowiki>

==Aufbau==
[[Datei:Abb. 5- Aufbau Stoßzahl.png|mini|Abb. 5: Stoßzahl und Frequenz Aufbau]]
Für unser erstes Experiment wollen wir die Stoßzahl $$\epsilon$$ bestimmen. Man hängt das Pendel an einem Stativ auf, dass neben einer Wand, an dem ein Geodreieck klebt, steht (siehe Abb. 5).

Man lenkt das Pendel bis zu einem bestimmten Winkel aus, wir haben 45° gewählt, und lässt die Kugeln fallen. Man filmt das Pendel auf einem Handy, dass auch am Stativ befestigt ist. Vom Video liest man dann den maximal erreichten Winkel ab. Dadurch kann man die Stoßzahl nach jedem Stoß berechnen und auswerten. Beim Auslenken muss man beachten, dass die Kugeln so parallel wie möglich zur Wand entlang schwingen, damit man die Winkel richtig ablesen kann.

Für unser zweites Experiment, wollen wir die Eigenfrequenz messen. Dazu haben wir einen ähnlichen Aufbau wie beim Stoßzahl Experiment, aber anstatt die maximalen Winkel zu messen, messen wir die Zeit zwischen zwei Stoßen mithilfe der Tracker-App. Dadurch erhalten wir die Periodendauer und können dadurch die Frequenz berechnen.

[[Datei:Abb. 6- Motor.png|mini|296x296px|Abb. 6: Motor mit Lego-Konstruktion]]
Wir wollen aber auch die Frequenz ohne die Periodendauer messen. Zuerst wollten wir dafür ein Motor bauen, um das Pendel mit einer konstanten Frequenz anzuregen. Dann könnten wir bei jeder Frequenz die maximale Amplitude messen und bestimmen, was die Resonanzfrequenz ist. Der Motor wäre eine Kreisbewegung und wir hätten eine Lego-Konstruktion angeschlossen, die diese Kreisbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt. Leider war unsere Konstruktion sehr instabil und führte dazu, dass das Pendel oft in einer anderen Ebene ins Schwingen geriet.

Deswegen haben wir unseren Aufbau geändert und das Pendel manuell angeregt. Das Pendel wurde per Hand hoch- und runtergezogen und mithilfe eines Metronoms wurde dafür gesorgt, dass das Pendel bei einer konstanten Frequenz angeregt wurde. Dadurch kam es aber zu großen Messunsicherheiten, wodurch die Resonanzfrequenz nur in 10rpm Schritten gemessen wurde.

==Daten==
[[Datei:Abb. 7- Graph Winkel.png|mini|255x255px|Abb. 7: Graph Winkel]]
Man sieht am Graph, dass die Winkel einen exponentiell fallenden Graph bilden. Allgemein hat ein Graph der gedämpften Schwingung die Gleichung. $$y(t)=y_0\cdot e^{-dt}$$. In unserem Fall kann man für $$t$$ nur die Anzahl der Stöße einsetzen. Wenn man unseren Graphen mithilfe von Excel fittet, erhält man für $$d$$ im Durschnitt über die drei Messreihen die Werte $$0,175$$.

[[Datei:Abb. 8- Stoßzahl.png|mini|Abb. 8: Stoßzahl]]

Wir können, wie in der Theorie besprochen, mithilfe der Winkel auch die Stoßzahl berechnen. Man sieht, dass die Stoßzahl mit größerer Anzahl an Stößen mehr abweicht. Der Durchschnitt der Stoßzahlen über alle drei Messreihen liegt bei ca. $$0,7$$. Dadurch kann man berechnen, dass ca. $$51%$$ der Energie nach jedem Stoß in Wärme oder Schall umgewandelt wird.

Systematische Fehler in diesem Experiment beinhalten, die Fehler des Geodreiecks, das ungenaue ablesen der Winkeln und dass die Kugeln nicht auf beiden Seiten auf der gleichen Höhe platziert werden. Weitere Fehler waren, dass die Kugeln nicht perfekt parallel zur Wand blieben und die Kugeln nicht symmetrisch waren. Wenn es dazu kam, dass die Kugeln die Wand berührten, wurde das Experiment neu gemacht.

[[Datei:Abb. 9- Periodendauer.png|mini|Abb. 9: Graph Periodendauer]]
In unserem zweiten Experiment wollten wir die Resonanzfrequenz messen. In Abb. 9 sieht man den Graphen der Messwerte der Periodendauer für ein Pendel mit $$l=14cm$$. Im Durchschnitt erhält man eine Periodendauer von ca. $$0,32s$$. Wenn man dann die Frequenz durch die Periodendauer berechnet, erhält man $$f=3,17Hz\approx 190rpm$$. Das gleiche Experiment wurde auch für ein Pendel mit $$l=20cm$$ durchgeführt. Bei diesem Pendel erhält man eine Periodendauer von $$0,46s$$ und damit eine Frequenz von $$130rpm=2,18Hz$$.

Die Fehler in diesem Experiment waren ähnlich zu denen im vorherigen Versuch.

Unsere Ergebnisse des manuellen Experiments zeigen, dass das Pendel mit $$l=14cm$$ eine Eigenfrequenz von $$180-190rpm$$ hat und das Pendel mit $$l=20cm$$ eine Eigenfrequenz von $$130rpm$$ hat.

Wenn man die Eigenfrequenz für das Pendel mit $$l=14cm$$ mithilfe der Formel berechnet, erhält man $$f=160rpm$$. Verglichen mit den experimentellen Werten $$190rpm$$ und $$180-190rpm$$, ist das ein relativ großer Unterschied. Wenn man das Gleiche für das Pendel mit $$l=20cm$$ macht, erhält man einen theoretischen Wert von $$135rpm$$ und experimentelle Werte von $$130rpm$$. Hier sieht man, dass die Werte sehr nah aneinander liegen.

Man könnte daraus ziehen, dass mit höherem $$l$$ die Werte näher and die praktischen Werte kommen. Das könnte daran liegen, dass die Kugeln sich nicht am untersten Punkt der Kreisbahn treffen. Dadurch ist die Berechnung der Periodendauer und Frequenz verfälscht. Dieser "Höhenfehler" lässt sich durch den Radius der Kugel und den Radius der Kreisbahn berechnen. Man sieht, dass mit größerem $$l$$ dieser Fehler kleiner wird. Dadurch kann man diesen Fehler theoretisch erklären. Jedoch haben wir nicht genug praktische Werte und Variation in Parametern, um das zu beweisen.
==Fazit==
Viele Teile unserer Fragestellungen konnten wir schon untersuchen und beantworten. Zum Beispiel ist die nötige Bewegung des Pendels uns schon bekannt. Genauso wie mit welcher Frequenz wir das Pendel anregen müssen und zu welchem Zeitpunkt das passieren soll. Jedoch haben wir auch bisher nur den Fall betrachtet, wo $$\theta<90°$$ ist. Die Kugeln können theoretisch auch Winkel größer als 90° erreichen und sich sogar oben treffen. Das haben wir aber nicht betrachtet.
==Erfolge==
Das Team Lato Lato: Das Pendelphänomen hat am Regionalwettbewerb Jugend Forscht Berlin Süd teilgenommen und einen 3. Preis in der Physik erhalten.

Juri Ciesinger und Alexander Borodulin haben beide am BeGYPT teilgenommen.
==Quellen==
Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Lato-Lato (10)

2025-06-07T16:07:32Z

AlexanderB: /* Daten */

==Thema==
[[Datei:Parameter-Thema.png|mini|Abb. 1: Parameter]]
Unser Projekt dreht sich um die Aufgabenstellung der dritten Aufgabe des diesjährigen German Young Physicist Tournament, welche den Titel „Lato Lato“ trägt und wie folgt lautet.

''Attach a ball to each end of a string and connect the center of the string to a pivot. When the pivot oscillates along the vertical direction, the balls start to collide and oscillate with increasing amplitude. Investigate the phenomenon.''

Die konkreten Ziele, denen wir uns bis jetzt, aus der Aufgabenstellung abgeleitet, gewidmet haben, betreffen die Themenfelder der im System vorhandenen Energien sowie Energieumwandlungen, Kräfte, Bewegungen, Geschwindigkeiten, den zeitlichen Ablauf mit einzelnen Phasen verschiedener Zustände und die Frequenz von Anregung und Schwingung. Das Ziel war und ist dabei stets, ein möglich exaktes Verständnis des Phänomens, seiner Eigenschaften und der relevanten Parameter sowie ihres Zusammenspiels zu erlangen.

Unsere wichtigen Parameter sind hierbei der Radius der Kreisbahn $$l$$, der Radius der Kugel $$r$$ und die materialabhängige Stoßzahl $$\epsilon$$. Außerdem nutzen wir den Winkel $$\theta$$, den man aus der Abb. 1 entnehmen kann.

==Theorie==
Für unsere Theorie haben wir mehrere Annahmen gemacht:

1. Die Bewegung erfolgt auf einer perfekten Kreisbahn 2. Vernachlässigung von Luftwiderstand 3. Die Kugeln treffen sich im niedrigsten Punkt der Kreisbahn 4. Keine Rotation der Kugeln 5. Die Bewegung der Kugeln ist auf beiden Seiten der vertikalen Achse symmetrisch

Um die grundlegenden Kräfte im System zu erklären, unterteilt man die Schwingung in drei Phasen: den Fall, den Aufprall und den Rückstoß. Hierbei wird das Oszillieren des Pendels noch nicht betrachtet.
[[Datei:Abb. 2- Der Fall.png|mini|Abb. 2: Der Fall]]
1. Phase: Der Fall (siehe Abb. 2)
Die Formel der Zentrifugalkraft und der Seilkraft ist: $$F_{zentrifugal} = F_{Seil} = m \cdot \omega^2 \cdot l$$

Die Tangentialkraft ist die resultierende Kraft im Kräfteparallelogramm der Gewichtskraft und der Seilkraft. Die Tangentialkraft kann außerdem durch trigonometrische Überlegungen dargestellt werden durch: $$F_{tangetial} = F_G \cdot sin(\theta) = m \cdot g \cdot sin(\theta)$$.

2. Phase: Der Aufprall

Die Kugeln erreichen kurz vor dem Aufprall ihre Maximalgeschwindigkeit $$v_{Ende}$$. Während des Aufpralls verformen sich die Kugeln. Durch diese Verformung wird die kinetische Energie der Kugel vollständig in Spannenergie umgewandelt. Danach formen sich die Kugeln zurück und stoßen sich ab. Da während des Stoßes Energie durch Reibung verloren geht, haben die Kugeln nicht die identische Geschwindigkeit nach dem Stoß wie vor dem Stoß.

3. Phase: Der Rückstoß
[[Datei:Abb. 3- Der Rückstoß.png|mini|Abb. 3: Der Rückstoß]]
Aufgrund der Trägheit schwingen die Kugeln nach dem Rückstoß weiter mit ihrer Geschwindigkeit $$v_{Ende}$$. Gegen diese Geschwindigkeit wirkt aber die Tangentialkraft. Diese ist wie beim Fall durch $$F_{tangetial} = F_G \cdot sin(\theta)$$ gegeben. Die Kugeln schwingen weiter, bis die Geschwindigkeit der Kugeln von der durch die Tangentialkraft erzeugten Beschleunigung neutralisiert worden ist. Hier wird dann die maximale Amplitude erreicht.

[[Datei:Abb. 4- Potenzielle Energie.png|mini|Abb. 4: Potenzielle Energie]]
Energie im System:

Wenn man die Wärmeenergie vernachlässigt, sind im System nur kinetische, potenzielle und Spannenergie vorhanden. Die kinetische Energie lässt sich berechnen durch: $$\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$$. Die potenzielle Energie kann man durch Trigonometrie berechnen. Man erhält somit als Formel: $mgl(1-cos(\theta))$.

Aufgrund des Energieerhaltungssatz ist im höchsten Punkt die vollständige Energie in potenzieller Energie vorhanden, da $$v=0$$ gilt. Kurz vor dem Aufprall ist die vollständige Energie in kinetischer Energie vorhanden, da wir annehmen, dass der Aufprall auf der Höhe 0 passiert. Wir nutzen das für unsere folgende Berechnungen.

Stoßzahl:

<nowiki>Die Stoßzahl ist definiert durch $$\epsilon=\frac{v_{NachStoß}}{v_{VorStoß}}$$. Man kann die Stoßzahl außerdem durch die kinetische Energie kurz vor dem Stoß berechnen: $$\sqrt{\frac{E_{kinNach}}{E_{kinVor}}}$$. Da man aber die kinetische Energie im niedrigsten Punkt mit der potenziellen Energie gleichsetzen. Außerdem kann man die maximale potenzielle Energie durch den maximalen Winkel $$\theta_{max}$$ berechnen. Somit erhält man für die Stoßzahl: $$\epsilon=\sqrt{\frac{1-cos(\theta_{maxnach})}{1-cos(\theta_{maxvor})}}$$. In einem unserer Experimente messen wir diese Stoßzahl. </nowiki>

Anregung des Pendels:

Wenn man das Pendel in der Phase des Falls hochzieht, stoßen die Kugeln stärker. Das kann man wie folgend betrachten. Zieht man das Pendel hoch, so wirkt eine Kraft $$F_{Zug}$$ auf den Mittelpunkt des Pendels. Diese Kraft wirkt auch auf die Kugeln. Nach dem dritten Newtonschen Axiom wirkt eine Gegenkraft in die entgegengesetzte Richtung. Diese Gegenkraft wirkt somit in Richtung der Gewichtskraft. Die Kraft, die die Kugel zum Ruhepunkt zieht, ist die resultierende Kraft im Kräfteparallelogramm der Gewichtskraft und Seilkraft. Da die Gewichtskraft sich mit der Gegenkraft addiert, wird auch diese Kraft größer.

Wenn man das Pendel in der Phase des Rückstoßes runterdrückt, dann wirkt man einer zu $$F_{Zug}$$ entgegengesetzte Kraft, $$F_{Druck}$$. Da sich $$F_{Zug}$$ und $$F_G$$ addieren, müssen $$F_{Druck}$$ und $$F_G$$ gegeneinander wirken, damit wird $$F_G$$ und die Kraft, die die Kugel zum Ruhepunkt zieht, auch. Damit kann die Kugel weiter nach oben schwingen.

Anregungsfrequenz:

<nowiki>Um das Pendel so anzuregen, sodass die maximale Amplitude erreicht wird, muss man das Pendel mit der Resonanzfrequenz oszillieren. Diese Resonanzfrequenz $$\omega$$ ist genauso groß wie die Eigenfrequenz des Pendels $$\omega_0$$. Wir wollen aber die lineare Frequenz berechnen, deswegen ist die Formel $$f=\frac{1}{2\pi} \cdot \sqrt{\frac{g}{l}}$$. Da die Kugeln aber nur die halbe Kreisbahn durchgehen, multipliziert die Frequenz mit 2 und erhält: $$f=\frac{1}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{g}{l}}$$. Außerdem gilt für die Frequenz: $$f=\frac{1}{T}$$, wobei $$T$$ die Periodendauer ist. Wir werden probieren diese Frequenz zu bestimmen.</nowiki>

==Aufbau==
[[Datei:Abb. 5- Aufbau Stoßzahl.png|mini|Abb. 5: Stoßzahl und Frequenz Aufbau]]
Für unser erstes Experiment wollen wir die Stoßzahl $$\epsilon$$ bestimmen. Man hängt das Pendel an einem Stativ auf, dass neben einer Wand, an dem ein Geodreieck klebt, steht (siehe Abb. 5).

Man lenkt das Pendel bis zu einem bestimmten Winkel aus, wir haben 45° gewählt, und lässt die Kugeln fallen. Man filmt das Pendel auf einem Handy, dass auch am Stativ befestigt ist. Vom Video liest man dann den maximal erreichten Winkel ab. Dadurch kann man die Stoßzahl nach jedem Stoß berechnen und auswerten. Beim Auslenken muss man beachten, dass die Kugeln so parallel wie möglich zur Wand entlang schwingen, damit man die Winkel richtig ablesen kann.

Für unser zweites Experiment, wollen wir die Eigenfrequenz messen. Dazu haben wir einen ähnlichen Aufbau wie beim Stoßzahl Experiment, aber anstatt die maximalen Winkel zu messen, messen wir die Zeit zwischen zwei Stoßen mithilfe der Tracker-App. Dadurch erhalten wir die Periodendauer und können dadurch die Frequenz berechnen.

[[Datei:Abb. 6- Motor.png|mini|296x296px|Abb. 6: Motor mit Lego-Konstruktion]]
Wir wollen aber auch die Frequenz ohne die Periodendauer messen. Zuerst wollten wir dafür ein Motor bauen, um das Pendel mit einer konstanten Frequenz anzuregen. Dann könnten wir bei jeder Frequenz die maximale Amplitude messen und bestimmen, was die Resonanzfrequenz ist. Der Motor wäre eine Kreisbewegung und wir hätten eine Lego-Konstruktion angeschlossen, die diese Kreisbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt. Leider war unsere Konstruktion sehr instabil und führte dazu, dass das Pendel oft in einer anderen Ebene ins Schwingen geriet.

Deswegen haben wir unseren Aufbau geändert und das Pendel manuell angeregt. Das Pendel wurde per Hand hoch- und runtergezogen und mithilfe eines Metronoms wurde dafür gesorgt, dass das Pendel bei einer konstanten Frequenz angeregt wurde. Dadurch kam es aber zu großen Messunsicherheiten, wodurch die Resonanzfrequenz nur in 10rpm Schritten gemessen wurde.

==Daten==
[[Datei:Abb. 7- Graph Winkel.png|mini|255x255px|Abb. 7: Graph Winkel]]
Man sieht am Graph, dass die Winkel einen exponentiell fallenden Graph bilden. Allgemein hat ein Graph der gedämpften Schwingung die Gleichung. $$y(t)=y_0\cdot e^{-dt}$$. In unserem Fall kann man für $$t$$ nur die Anzahl der Stöße einsetzen. Wenn man unseren Graphen mithilfe von Excel fittet, erhält man für $$d$$ im Durschnitt über die drei Messreihen die Werte $$0,175$$.

[[Datei:Abb. 8- Stoßzahl.png|mini|Abb. 8: Stoßzahl]]

Wir können, wie in der Theorie besprochen, mithilfe der Winkel auch die Stoßzahl berechnen. Man sieht, dass die Stoßzahl mit größerer Anzahl an Stößen mehr abweicht. Der Durchschnitt der Stoßzahlen über alle drei Messreihen liegt bei ca. $$0,7$$. Dadurch kann man berechnen, dass ca. $$51%$$ der Energie nach jedem Stoß in Wärme oder Schall umgewandelt wird.

Systematische Fehler in diesem Experiment beinhalten, die Fehler des Geodreiecks, das ungenaue ablesen der Winkeln und dass die Kugeln nicht auf beiden Seiten auf der gleichen Höhe platziert werden. Weitere Fehler waren, dass die Kugeln nicht perfekt parallel zur Wand blieben und die Kugeln nicht symmetrisch waren. Wenn es dazu kam, dass die Kugeln die Wand berührten, wurde das Experiment neu gemacht.

[[Datei:Abb. 9- Periodendauer.png|mini|Abb. 9: Graph Periodendauer]]
In unserem zweiten Experiment wollten wir die Resonanzfrequenz messen. In Abb. 9 sieht man den Graphen der Messwerte der Periodendauer für ein Pendel mit $$l=14cm$$. Im Durchschnitt erhält man eine Periodendauer von ca. $$0,32s$$. Wenn man dann die Frequenz durch die Periodendauer berechnet, erhält man $$f=3,17Hz\approx 190rpm$$. Das gleiche Experiment wurde auch für ein Pendel mit $$l=20cm$$ durchgeführt. Bei diesem Pendel erhält man eine Periodendauer von $$0,46s$$ und damit eine Frequenz von $$130rpm=2,18Hz$$.

Die Fehler in diesem Experiment waren ähnlich zu denen im vorherigen Versuch.

Unsere Ergebnisse des manuellen Experiments zeigen, dass das Pendel mit $$l=14cm$$ eine Eigenfrequenz von $$180-190rpm$$ hat und das Pendel mit $$l=20cm$$ eine Eigenfrequenz von $$130rpm$$ hat.

Wenn man die Eigenfrequenz für das Pendel mit $$l=14cm$$ mithilfe der Formel berechnet, erhält man $$f=160rpm$$. Verglichen mit den experimentellen Werten $$190rpm$$ und $$180-190rpm$$, ist das ein relativ großer Unterschied. Wenn man das Gleiche für das Pendel mit $$l=20cm$$ macht, erhält man einen theoretischen Wert von $$135rpm$$ und experimentelle Werte von $$130rpm$$. Hier sieht man, dass die Werte sehr nah aneinander liegen.

Man könnte daraus ziehen, dass mit höherem $$l$$ die Werte näher and die praktischen Werte kommen. Das könnte daran liegen, dass die Kugeln sich nicht am untersten Punkt der Kreisbahn treffen. Dadurch ist die Berechnung der Periodendauer und Frequenz verfälscht. Dieser "Höhenfehler" lässt sich durch den Radius der Kugel und den Radius der Kreisbahn berechnen. Man sieht, dass mit größerem $$l$$ dieser Fehler kleiner wird. Dadurch kann man diesen Fehler theoretisch erklären. Jedoch haben wir nicht genug praktische Werte und Variation in Parametern, um das zu beweisen.
==Fazit==
Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.
==Erfolge==
Das Team Lato Lato: Das Pendelphänomen hat am Regionalwettbewerb Jugend Forscht Berlin Süd teilgenommen und einen 3. Preis in der Physik erhalten.

Juri Ciesinger und Alexander Borodulin haben beide am BeGYPT teilgenommen.
==Quellen==
Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!

Datei:Abb. 9- Periodendauer.png

2025-06-07T14:08:26Z

AlexanderB:

Graph zur Messung der Periodendauer

Datei:Abb. 8- Stoßzahl.png

2025-06-07T13:55:33Z

AlexanderB:

Werte der Stoßzahl

Datei:Abb. 7- Graph Winkel.png

2025-06-07T13:39:01Z

AlexanderB:

Graph für Winkel

Lato-Lato (10)

2025-06-07T13:24:29Z

AlexanderB: /* Aufbau */

Datei:Abb. 6- Motor.png

2025-06-07T13:09:38Z

AlexanderB:

Motor mit Lego-Aufsatz

Datei:Abb. 5- Aufbau Stoßzahl.png

2025-06-07T12:13:22Z

AlexanderB:

Aufbau zum Stoßzahl-Experiment

Lato-Lato (10)

2025-06-07T11:56:28Z

AlexanderB: /* Erfolge */

Lato-Lato (10)

2025-06-07T11:53:49Z

AlexanderB: Behebung von Formatierugnsfehlern in der Theorie nochmal

Lato-Lato (10)

2025-06-07T11:50:18Z

AlexanderB: Behebung von Formatierugnsfehlern in der Theorie

Lato-Lato (10)

2025-06-07T11:45:03Z

AlexanderB: Versuch einen Fehler zu beheben

Lato-Lato (10)

2025-06-07T11:43:34Z

AlexanderB: /* Theorie */ 1. Versuch

Datei:Abb. 4- Potenzielle Energie.png

2025-06-07T10:43:48Z

AlexanderB:

Berechnung potenzielle Energie

Datei:Abb. 3- Der Rückstoß.png

2025-06-07T10:34:08Z

AlexanderB:

Pendel während dem Rückstoß

Datei:Abb. 2- Der Fall.png

2025-06-07T10:17:12Z

AlexanderB:

Das Pendel während dem Fall

Lato-Lato (10)

2025-06-07T10:06:37Z

AlexanderB:

Lato-Lato (10)

2025-06-07T10:05:08Z

AlexanderB: /* Thema */

Datei:Parameter-Thema.png

2025-06-07T10:01:20Z

AlexanderB:

Das ist eine Skizze vom Lato Lato Pendel. Man sieht unsere Parameter in dieser Skizze.

Projektübersicht

2025-06-07T09:43:54Z

AlexanderB: Namen und Erfolge für Lato Lato

{| class="wikitable sortable"
!Schuljahr
!Projektname
!Bearbeitet von
!Wettbewerbe und Erfolge
!Tags
|-
|2024/25
|[[Dripping Faucet]]
|Linus J. Konnerth, Saskia Werner
|GYPT Bundeswettbewerb
|Fluiddynamik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato (10)]]
|Alexander Borodulin, Juri Ciesinger, Mykhailo Tutskyi
|BeGYPT, JuFo Regio 3. Preis
|Mechanik, Schwingungen
|-
|2024/25
|[[Climbing Magnets]]
|
|
|Mechanik, Magnetismus
|-
|2024/25
|[[Ruler Cannon]]
|Albrecht Holzapfel, Elliott Keller, Fabian Paus
|BeGYPT, Jufo Regio
|Statik, Elastizität
|-
|2024/25
|[[Spaghetti Accelerator]]
|Helena Jensen, Shuying Chen, Veda Bittner
|GYPT Bundesrunde, JuFo Regio
|Festigkeitslehre, Mechanik
|-
|2024/25
|[[Lato-Lato Kurt]]
|Kurt Stiller
|AYPT Gold, GYPT Silber, BeGYPT Gold
|Kinderspielzeug, Mechanik, Pendel
|-
|2024/25
|[[Rayleigh-Bénard Konvektion]]
|Maxim Khutko, Ansgar Eckner, Cinar Atik
|Jufo Landeswb. Sonderpreis, Teilnahme GYPT
|Fluiddynamik, Konvektion
|-
|2024/25
|[[Vibraflame: Sound vs. Fire]]
|Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Acoustic
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick]]
|Lepu Coco Zhou, Eleonora Maeß, Simon Hermes
|Jugend Forscht:
Regional- und Landessieg (Physik), Teilnahme am Bundeswettbewerb

GYPT:

Finalvortrag

Teamwertung Silber- und Bronzemedaille
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Magnetischer Fidget Spinner]]
| Paula Groß, Leander Köbis, Miron Goldstein, Emil Petrow
|Jufo Regio 3. Platz Physik
|Magnetismus
|-
|2023/24
|[[Luftmuskel]]
|Albert Hubski, Edgar Kümmerle, Sneha Paitandi
| Jufo Regio 2. Platz Technik
|Pneumatik
|-
|2023/24
|[[Gummiband]]
|Emil Petrow, Luis Cornely, Ansgar Eckner
|
|Mechanik, Kräfte
|-
|2023/24
|[[Non-contact Resistance]]
|Jenny Soldatova, Maxim Khutko
|Jufo Regio 2. Platz, GYPT
|LRC-Schwingkreis, Elektrizitätslehre
|-
|2023/24
|[[Walker 1]]
|Kurt Stiller, Yuzhou Shi
|Jufo Regio Preis für bestes interdisziplinäres Projekt, GYPT
|Mechanik, Slip/Stick
|-
|2023/24
|[[Walker 2]]
|Mihail Georgiev, Tom Wurzbacher, Nabil Al Haj Bakri
|
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Shake It]]
|Luise Zeidler, Maiya Knopp, Mia Rösener
|GYPT, LW Jufo 2. Platz
|Akustik
|-
|2023/24
|[[Cushion Catapult]]
|Donika Kufliju, Nutsa Dzamashvili
|BeGYPT
|
|-
|2023/24
|[[Ruler Trick X]]
| Almas Yusefzai, Theo Sabat
|BeGYPT, Jufo Regio
|Mechanik
|-
|2023/24
|[[Strawberry Solar Cell]]
|Greta Mutter, Charlotte Paul
|Jufo Regional Wettbewerb Sonderpreis
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Jet refraction]]
|Jolanda Fehlinger
| Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Elektrizität
|-
|2022/23
|[[Faraday Waves]]
|Demian Schöneberger
|GYPT Online Wettbewerb 2. Platz
|Fluidphysik
|-
|2022/23
|[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]
|Simon Hermes
|BeGYPT Teilnahme
| Mechanik
|-
|2022/23
|[[Eine Disk als Alarmanlage]]
|Alexander Timofeev
|Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
|Akustik
|-
|2022/23
|[[Magic Stick Trick]]
|Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja
|Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Reibung, Kraftbrücken, ...
|-
|2022/23
|[[Coloured Line]]
|Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou
| Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)
|Optik, Beugung, Interferenz
|-
|2022/23
|[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]
|Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff
| Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt
GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde

GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien
|Mechanik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]
|Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello
|GYPT 4. Platz (Team)

GYPT Einzelplatzierungen
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Thermoacoustic Engine]]
|Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierungen

GYPT Einzelplatzierungen

GYPT Teamwertung Silber-Medallie
|Thermodynamik, Akustik
|-
|2022/23
|[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]
|Fabian Schmitt, Philipp Werner

|Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
BeGYPT Einzelplatzierung 2

BeGYPT Gruppenplatzierung 1

GYPT Einzelplatzierung 17
|Mechanik, Stochastik
|-
|2022/23
|[[Ponyo's Heat tube]]
|Oleg Solovyev,
Nikolaj Sankov,

Robin Schulze-Tammena
|Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)
Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik)
| Thermodynamik,
Hydrodynamik,

Konvektion
|-
|2021/22
|[[Die perfekte Sandburg]]
|Lara Hermes,
Rasmus Stengelmann,

Felix-Ramón Sindermann
|Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)
|Granulare Materie, Kapillareffekt
|-
|2021/22
|[[Three-Sided Dice]]
|Fabian Schmitt,
Philipp Werner,

Hanyang Lu
|Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)
GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11

GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7

BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3

BeGYPT Gruppenplatzierungen 1

Bronzemedaille im AYPT 2022
| Mechanik, Stochastik
|-
|2021/22
|[[Boycott Effect]]
|Antonia Macha,
Katharina Horn-Phenix
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),
GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),

Silber-Medaille im IYPT 2022
| Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation
|-
|2018/19
|[[Filling up a bottle]]
|Timo Huber
|GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung
|Fluidmechanik, Frequenzanalyse
|-
|2017/18
|[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]
|Timo Huber
|Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)
|Fluidmechanik, Modellbau
|-
|
|[[Musterprojekt]] (Vorlage)
| Dr. Falk Ebert
|Vorlage für Projekteinträge des Wikis
| Vorlage
|}