https://phyxz.herder-oberschule.de/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Charlotte+Paul 2026-04-10T12:59:59Z Benutzerbeiträge MediaWiki 1.37.2 https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2899 2024-06-16T11:44:31Z

<p>Charlotte Paul: /* Farbanalyse: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2898 2024-06-16T11:43:53Z

<p>Charlotte Paul: /* Farbanalyse: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2897 2024-06-16T11:42:40Z

<p>Charlotte Paul: /* Farbanalyse: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2896 2024-06-16T11:41:47Z

<p>Charlotte Paul: /* Farbanalyse: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> <br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2895 2024-06-16T11:41:08Z

<p>Charlotte Paul: /* Farbanalyse: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> <br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2894 2024-06-16T11:40:31Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> <br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2893 2024-06-16T11:39:55Z

<p>Charlotte Paul: /* Farbanalyse: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2892 2024-06-16T11:36:23Z

<p>Charlotte Paul: /* Messungen */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> Folgende Parameter sind in unseren Messungen bereits variiert und untersucht worden: die Konzentration des Tees beziehungsweise Farbstoffs und die Menge der Kalium-Jodid Lösung. Weitere sinnvolle Parameter zum untersuchen wären laut uns die Farbe vom Licht, man könnte hier zum Beispiel mit der Komplementärfarbe unseres Farbstoffs arbeiten, also grün. Zudem könnte man noch die Oberflächenrauheit des Titandioxids variieren, sodass sich dort mehr oder weniger Farbstoff festsetzen kann. Und zuletzt kann man noch die Temperatur beim erhitzen des Titandioxids verändern. (Hier die Frage ist, ob sich etwas am Endergebnis ändern würde oder es einfach nur längere Zeit in Anspruch nähme.)<br /> <br /> Wir haben drei auswertbare Messungen mit unterschiedlichen Variationen durchgeführt. Zuallererst haben wir vier Zellen nach den Mengenangaben der TU hergestellt, das bedeutet, dass wir 3 Teebeutel auf 100ml Wasser konzentriert haben und 3 Tropfen Kalium-Jodid Lösung verwendet haben. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 218mV, 268mV, 50mV, 167mV<br /> <br /> Dies sind gute Ergebnisse und zeigen, dass 3 von 4 Zellen funktioniert haben. Der Fakt, dass wir eine Zelle haben die beim messen einen Wert von gerade einmal 50mV hat spricht dafür, dass diese nicht funktionsfähig war. Dies kann passieren noch ist uns leider nicht genau klar woran das liegt. Ein Wert von 0mV ist praktisch unmöglich zu messen, da in unserer Luft bereits eine Spannung vorhanden ist, damit ist kein Wert unter 100mV eine Leistung unserer Zelle.<br /> <br /> Bei unserer zweiten Messung haben wir die Konzentration der Teebeutel von 3 auf 5 erhöht. Den Rest ließen wir gleich. Unsere Messwerte sind hier:<br /> <br /> 520mV, 630mV, 102mV<br /> <br /> Man kann hier gut erkennen, dass die Intensität des Farbstoffs eine große Auswirkung auf die Ergebnisse hat, so sind hier fast alle Werte deutlich höher als bei einer Konzentration von 3 Teebeuteln. Für ein klares Fazit sind aber noch weitere Messungen nötig.<br /> <br /> In Messung drei ist die Konzentration des Farbstoffs wieder bei 3 Teebeuteln, allerdings haben wir nun die Anzahl der Tropfen der Kalium-Jodid Lösung auf 5 erhöht. Unsere Messwerte:<br /> <br /> 147mV, 20mV, 288mV<br /> <br /> Auch in dieser Messung ist wieder ein Fehlschlag dabei. Doch die restlichen Messwerthöhen entsprechen in etwa denen der ersten Messung. Somit gibt es bei Kalium-Jodid keinen bemerkbaren signifikanten deutlichen Unterschied.<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> [[Datei:Ohne Färbung .jpg|mini|Graph von Licht ohne Färbung]]<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem wir unsere Zellen getestet haben.<br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, ohne Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Messung blau.jpg|mini|Licht mit blauer Färbung]]<br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit blauer Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Rot.jpg|mini|Licht mit roter Färbung]]<br /> <br /> <br /> Das Farbspektrum des Lichts, der Lampe, mit roter Färbung:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Tabelle e.jpg|mini|Messwerte Lichtfarbe]]<br /> Messungen der drei Lichtfarben mit Zelle:<br /> <br /> Das rote und blaue Licht haben nicht funktioniert, sondern das Messergebnis schlimmer gemacht. Das ist wahrscheinlich auf das Farbspektrum des Lichts zurückzuführen.<br /> <br /> [[Datei:Farbspektrum .jpg|mini|Farbspektrum des Lichts: blaue Linien= Farbspektrum des blauen Lichts; rote Linien= Farbspektrum des roten Lichts; schwarzer Pfeil= Farbspektrum des ungefärbten Lichts ]]<br /> Farbspektren:<br /> <br /> Das die Messung nicht funktioniert hat, liegt also vermutlich daran, dass das blaue und rote Licht nicht das gesamte Farbspektrum abdecken, sowie das ungefärbte Licht der Lampe.<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Farbspektrum_.jpg&diff=2891 2024-06-16T11:31:45Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Fjmccncnnc</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Tabelle_e.jpg&diff=2890 2024-06-16T11:26:18Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Huucdbudchuhdch</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Rot.jpg&diff=2889 2024-06-16T11:19:33Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Dfdvghvhghj</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Ohne_F%C3%A4rbung_.jpg&diff=2888 2024-06-16T11:16:41Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Gghh</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Messung_blau.jpg&diff=2887 2024-06-16T11:15:32Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Tctfft</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2886 2024-06-13T12:47:14Z

<p>Charlotte Paul: /* Basic Explanation */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> In der Grätzel Zelle haben folgende Stoffe die Möglichkeit auf das Licht zu reagieren, Titandioxid, Kalium-Jodid Lösung, der Erdbeertee oder jeglicher anderer Farbstoff, das Graphit und die Glassplätchen mit TCO Beschichtung. Das Titandioxid zusammen mit dem Farbstoff nimmt die Lichtteilchen also Photonen auf und gibt gleichzeitig Elektronen ab. Der Erdbeertee beziehungsweise Farbstoff wandelt sichtbares Licht. Das heißt haben wir eine hoch konzentrierte Farbstofflösung, kann mehr Licht also mehr Photonen aufgenommen werden und damit ein höherer Endwert erzielt werden. Der organische Farbstoff vom Erdbeertee wird durch das Licht zerstört, wodurch unsere Zellen eine sehr kurze Lebensdauer haben und nur für ca. 2-3 Minuten gut messbar sind, bevor diese nicht mehr funktionieren. Allerdings kann die Lebensdauer verlängert werden, wenn man anstatt organischen Farbstoff künstliche Farbstoffe verwendet. Die Kalium-Jodid Lösung nimmt die vom Titandioxid abgegebenen Elektronen wieder auf. Unsere Glassplätchen sind bereits mit einer TCO Schicht beschichtet, wodurch sie sich als Träger und Abdecker eignen, jedoch reicht die Leitfähigkeit der TCO Schicht nicht aus. Genau aus diesem Grund braucht unsere Zelle noch das Graphit, welches die Leitfähigkeit zusätzlich verbessert. <br /> <br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch: ===<br /> <br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> <br /> ===Farbanalyse:===<br /> Wir haben eine Farbanalyse des Lichts durchgeführt, mit welchem<br /> <br /> ==Fazit==<br /> Zusammenfassend kann man sagen, dass der Wirkungsgrad, durch eine höhere Konzentration des Farbstoffs erhöht wird und für höhere Messwerte sorgt. Das ändern der Lichtfarbe (zur Komplemen- und selben Farbe zum Farbstoff) erzielt schlechtere Messwerte als ein Licht mit ganzem Farbspektrum. Die Kalium-Jodid-Lösung ändert unser Ergebnis nicht, solang nicht auch die Konzentration des Farbstoffs erhöht wird.<br /> <br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2885 2024-06-13T12:27:57Z

<p>Charlotte Paul: /* Aufbau (Experiment) */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2884 2024-06-13T12:27:33Z

<p>Charlotte Paul: /* Aufbau (Experiment) */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> [[Datei:Aufbau 1.jpg|mini|Gelb: Titaniumdioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas]]<br /> [[Datei:Aufbau 2 cell.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1; rot: Farbstoff ]]<br /> [[Datei:Aufbau 3.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1,2; braun: Kalium- Jodid- Lösung]]<br /> Um eine funktionsfähige Grätzel Zelle herzustellen, benötigte man die oben genannten Materialien. Zuallererst wird Wasser aufgekocht, für den Tee (die Menge des Wassers, hängt davon ab, wie viele Zellen man herstellen möchte) und anschließend in ein Becherglas zusammen mit 2-4 Teebeuteln gefüllt. Für eine Solarzelle werden zwei leitfähige Glasplättchen benötigt, bei denen zuerst die leitfähige Seite herausgefunden werden muss. Dazu wird ein Multimeter auf Omega  gestellt, mit den beiden Kontakten berührt man dann die Glassplätchen. Wird ein Widerstand um die 40 bis 80 Omega angezeigt, so handelt es sich um die leitende Seite des Glasplättchen. <br /> [[Datei:Aufbau 4.jpg|mini|Aufbau siehe Bild 1-3; schwarz: Graphit]]<br /> Nun werden die Glasplättchen mit ihrer leitende Seite nach oben gelegt. Als nächstes wird eine kleine Menge des TiO2-Pulvers mit einer kleinen Menge Ethanol vermischt. Hier gibt es keine genauen Angaben zur Menge des TiO2 und des Ethanols, doch die Masse sollte die Konsistenz von Zahnpasta erreichen. Im nächsten Schritt wir die Masse aus Ethanol und TiO2 mit einem Pinsel auf die leitende Seite des Glasplättchens gestrichen, sodass alles hauchdünn bedeckt ist. Die beschichteten Glasplättchen werden nun auf das Drahtnetz über dem Bunsenbrenner gelegt und für ca. 15 Minuten auf 400 bis 500 Grad Celsius erhitzt. Zwischenzeitlich sollte die weiße Masse, aus Ethanol und TiO2 eine gelbliche Färbung bekommen und dann wieder weiß werden. Um dem Zerspringen vom Glas vorzubeugen sollten sie danach erstmal abkühlen. Sobald die Glassplätchen abgekühlt sind, werden sie in eine Petrischale gelegt und mit der abgekühlten Farbstofflösung bzw. dem hoch konzentrierten Früchtetee übergossen. Nun lässt man sie 3 Minuten ziehen. Währenddessen wird das bisher unbenutzte Glasplättchen mit einem Bleistift gleichmäßig mit Graphit beschichtet. Wenn die 3 Minuten um sind, wird das Glasplättchen aus der Petrischale genommen und vorsichtig trocken getupft. <br /> <br /> Auf die Graphitseite des Glasplättchen werden nun 2-3 Tropfen der Kalium-Jodid Lösung gegeben. Anschließend wird das Glasplättchen mit der Farbstoffschicht, leicht versetzt, um Krokodilsklemmen daran befestigen zu können, auf das Glasplättchen mit der Graphitschicht gelegt und zusammengedrückt, damit sich das Kaliumjodid verteilt. Jetzt werden die Glasplättchen mit Klebeband umwickelt, damit sie zusammenhalten. Zuletzt werden zwei Krokodilsklammern an die Zelle geklemmt (siehe Abb. 1 Deckblatt), nun kann man mithilfe des Multimeters eine Spannung messen. Mit Verwendung einer Lampe wird die Zelle getestet.<br /> <br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Aufbau_4.jpg&diff=2883 2024-06-13T12:26:02Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Zngzgg</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Aufbau_3.jpg&diff=2882 2024-06-13T12:24:11Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Gbtbgtg</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Aufbau_2_cell.jpg&diff=2881 2024-06-13T12:22:22Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Hdjjjf</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Aufbau_1.jpg&diff=2880 2024-06-13T12:19:57Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Gelb: Titandioxid, blau: TCO- Beschichtung, grau: Glas</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=2879 2024-06-13T12:06:38Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1903 2024-05-30T13:49:23Z

<p>Charlotte Paul: /* Thema */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> GYPT 9:<br /> <br /> Eine funktionsfähige Solarzelle kann aus leitenden Objektträgern, Jod, Saft (z.B. Brombeere) und Titandioxid hergestellt werden. Dieser Zelltyp wird als Grätzel- Zelle bezeichnet. Stellen Sie eine solche Zelle her und untersuchen Sie die notwendigen Parameter, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.<br /> <br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1900 2024-05-30T13:43:43Z

<p>Charlotte Paul: /* Leitfragen: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> <br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> <br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> <br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> <br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Projekt%C3%BCbersicht&diff=1899 2024-05-30T13:42:26Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>{| class=&quot;wikitable sortable&quot;<br /> !Schuljahr<br /> !Projektname<br /> !Bearbeitet von<br /> !Wettbewerbe und Erfolge<br /> !Tags<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Magnetischer Fidget Spinner]]<br /> |Paula Groß, Leander Köbis, Miron Goldstein, Emil Petrow<br /> |Jufo Regio 3. Platz<br /> |Magnetismus<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Luftmuskel]]<br /> |Albert Hubski, Edgar Kümmerle, Sneha Paitandi <br /> |Jufo Regio 2. Platz Technik<br /> |Pneumatik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Gummiband]]<br /> |Emil Petrow, Luis Cornely, Ansgar Eckner<br /> |<br /> |Kräfte<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Non-contact Resistance]]<br /> |Jenny Soldatova, Maxim Khutko<br /> |Jufo Regio 2. Platz, GYPT<br /> |LRC-Schwingkreis, Elektrizitätslehre<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Walker 1]]<br /> |Kurt Stiller, Yuzhou Shi<br /> |Jufo Regio Preis für bestes interdisziplinäres Projekt, GYPT<br /> |Mechanik, Slip/Stick<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Walker 2]]<br /> |Mihail Georgiev, Tom Wurzbacher, Nabil Al Haj Bakri<br /> |<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Shake It]]<br /> |Luise Zeidler, Maiya Knopp, Mia Rösener<br /> |GYPT, LW Jufo 2. Platz<br /> |Akustik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Cushion Catapult]]<br /> |Donika Kufliju, Nutsa Dzamashvili<br /> |BeGYPT<br /> |<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Ruler Trick X]]<br /> |Almas Yusefzai, Theo Sabat<br /> |BeGYPT, Jufo Regio<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Ruler Trick]]<br /> |Lepu Coco Zhou, Eleonora Maeß, Simon Hermes<br /> |GYPT Finalvortrag, Jugend Forscht Regionalsieg (Physik)<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Strawberry Solar Cell]]<br /> |Greta Mutter, Charlotte Paul<br /> |Jufo Regional Wettbewerb Sonderpreis<br /> |Elektrizität <br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Jet refraction]]<br /> |Jolanda Fehlinger<br /> |Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> |Elektrizität <br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Faraday Waves]]<br /> |Demian Schöneberger<br /> |GYPT Online Wettbewerb 2. Platz<br /> |Fluidphysik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]<br /> |Simon Hermes<br /> |BeGYPT Teilnahme<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Eine Disk als Alarmanlage]]<br /> |Alexander Timofeev<br /> |Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> |Akustik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Magic Stick Trick]]<br /> |Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja<br /> |Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)<br /> |Reibung, Kraftbrücken, ...<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Coloured Line]]<br /> |Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou<br /> |Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)<br /> |Optik, Beugung, Interferenz<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]<br /> |Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff<br /> |Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt<br /> GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde<br /> <br /> GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]<br /> | Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello<br /> |GYPT 4. Platz (Team)<br /> <br /> GYPT Einzelplatzierungen<br /> |Thermodynamik, Akustik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Thermoacoustic Engine]]<br /> |Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> BeGYPT Einzelplatzierungen <br /> <br /> GYPT Einzelplatzierungen<br /> <br /> GYPT Teamwertung Silber-Medallie<br /> |Thermodynamik, Akustik <br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]<br /> |Fabian Schmitt, Philipp Werner<br /> <br /> |Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> BeGYPT Einzelplatzierung 2<br /> <br /> BeGYPT Gruppenplatzierung 1<br /> <br /> GYPT Einzelplatzierung 17<br /> |Mechanik, Stochastik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Ponyo's Heat tube]]<br /> |Oleg Solovyev,<br /> Nikolaj Sankov,<br /> <br /> Robin Schulze-Tammena<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik) <br /> |Thermodynamik,<br /> Hydrodynamik,<br /> <br /> Konvektion<br /> |-<br /> | 2021/22<br /> |[[Die perfekte Sandburg]]<br /> |Lara Hermes,<br /> Rasmus Stengelmann,<br /> <br /> Felix-Ramón Sindermann<br /> |Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)<br /> |Granulare Materie, Kapillareffekt<br /> |-<br /> |2021/22<br /> |[[Three-Sided Dice]]<br /> |Fabian Schmitt,<br /> Philipp Werner,<br /> <br /> Hanyang Lu<br /> |Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)<br /> GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11<br /> <br /> GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7<br /> <br /> BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3<br /> <br /> BeGYPT Gruppenplatzierungen 1<br /> <br /> Bronzemedaille im AYPT 2022<br /> |Mechanik, Stochastik<br /> |-<br /> |2021/22<br /> |[[Boycott Effect]]<br /> |Antonia Macha,<br /> Katharina Horn-Phenix<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),<br /> GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),<br /> <br /> Silber-Medaille im IYPT 2022<br /> |Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation<br /> |-<br /> |2018/19<br /> |[[Filling up a bottle]]<br /> |Timo Huber<br /> | GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung<br /> |Fluidmechanik, Frequenzanalyse<br /> |-<br /> |2017/18<br /> |[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]<br /> |Timo Huber<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)<br /> |Fluidmechanik, Modellbau<br /> |-<br /> |<br /> |[[Musterprojekt]] (Vorlage)<br /> | Dr. Falk Ebert<br /> |Vorlage für Projekteinträge des Wikis<br /> |Vorlage<br /> |}</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1896 2024-05-30T13:38:18Z

<p>Charlotte Paul: /* Leitfragen: */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> ===Leitfragen:===<br /> - Wie funktioniert eine moderne Solarzelle?<br /> - Wie funktioniert diese einfach zu bauende Solarzelle?<br /> - Schaffst du es, eine funktionierende Grätzel-Zelle zu bauen?<br /> - Wie kannst du die Effizienz deiner Grätzel-Zelle messen?<br /> - Wie beeinflussen die Bauweise, die Materialien und andere Parameter die Effizienz und wie kannst du sie maximieren?<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1892 2024-05-30T13:32:29Z

<p>Charlotte Paul: /* Erfolge */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> ===Leitfragen:===<br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> Wir haben im Regionalwettbeweb von Jugend forscht einen Sonderpreis, in Form eines Laborbesuchs, gewonnen.<br /> <br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1891 2024-05-30T13:30:28Z

<p>Charlotte Paul: /* Danksagung */</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> ===Leitfragen:===<br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> ==Unterstützungsleistungen==<br /> Wir haben vom Sponsorpool von Jugend forscht ca. 800€ bewilligt bekommen zum Kauf unserer Materialien. 69,38€ für unsere beschichteten Glassplätchen, 598,12€ für unser Multimeter und 95,60€ für einen Vernier Messer. Außerdem wurden wir von der TU und Dr. Claudia Ermel mit einer Versuchsanleitung und Informationen unterstützt<br /> <br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1890 2024-05-30T13:28:02Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>==Thema==<br /> ===Leitfragen:===<br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> ==Danksagung==<br /> ==Quellen==<br /> https://youtu.be/17SsOKEN5dE?feature=shared<br /> https://youtu.be/XqNnRDy1R70<br /> https://youtu.be/9bYqVNKbiA0<br /> https://www.nature.com/articles/353737a0<br /> https://link.springer.com/article/10.1007/s12648-011-0166-8<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://www.researchgate.net/profile/Mahdi-Malekshahi/publication/281319780_Natural_pomegranate_juice_as_photosensitizers_for_dyesensitized_solar_cell_DSSC/links/55e1af1908aecb1a7cc71fe3/Natural-pomegranate-juice-as-photosensitizers-for-dyesensitized-solar-cell-DSSC.pdf<br /> https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/gc/d0gc01148g<br /> https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024808001815<br /> https://edu.rsc.org/resources/make-a-grtaand776zel-cell/1290.article<br /> https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/Solar-Cells.pdf<br /> https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Strawberry_Solar_Cell&diff=1889 2024-05-30T13:20:36Z

<p>Charlotte Paul: Die Seite wurde neu angelegt: „==Thema== ===Leitfragen:=== ==Basic Explanation== ==Theorie== ===Chemisch:=== ===Physikalisch:=== ==Aufbau (Experiment)== ==Messungen== ===Farbanalyse:=== ==Fazit== ==Erfolge== ==Danksagung== ==Quellen==“</p> <hr /> <div>==Thema==<br /> ===Leitfragen:===<br /> ==Basic Explanation==<br /> ==Theorie==<br /> ===Chemisch:===<br /> ===Physikalisch:===<br /> ==Aufbau (Experiment)==<br /> ==Messungen==<br /> ===Farbanalyse:===<br /> ==Fazit==<br /> ==Erfolge==<br /> ==Danksagung==<br /> ==Quellen==</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Projekt%C3%BCbersicht&diff=1886 2024-05-30T13:02:10Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>{| class=&quot;wikitable sortable&quot;<br /> !Schuljahr<br /> !Projektname<br /> !Bearbeitet von<br /> !Wettbewerbe und Erfolge<br /> !Tags<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Magnetischer Fidget Spinner]]<br /> |Paula Groß, Leander Köbis, Miron Goldstein, Emil Petrow<br /> |Jufo Regio 3. Platz<br /> |Magnetismus<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Luftmuskel]]<br /> |Albert Hubski, Edgar Kümmerle, Sneha Paitandi <br /> |Jufo Regio 2. Platz Technik<br /> |Pneumatik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Gummiband]]<br /> |Emil Petrow, Luis Cornely, Ansgar Eckner<br /> |<br /> |Kräfte<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Non-contact Resistance]]<br /> |Jenny Soldatova, Maxim Khutko<br /> |Jufo Regio 2. Platz, GYPT<br /> |LRC-Schwingkreis, Elektrizitätslehre<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Walker 1]]<br /> |Kurt Stiller, Yuzhou Shi<br /> |Jufo Regio Preis für bestes interdisziplinäres Projekt, GYPT<br /> |Mechanik, Slip/Stick<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Walker 2]]<br /> |Mihail Georgiev, Tom Wurzbacher, Nabil Al Haj Bakri<br /> |<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Shake It]]<br /> |Luise Zeidler, Maiya Knopp, Mia Rösener<br /> |GYPT, LW Jufo 2. Platz<br /> |Akustik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Cushion Catapult]]<br /> |Donika Kufliju, Nutsa Dzamashvili<br /> |BeGYPT<br /> |<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Ruler Trick X]]<br /> |Almas Yusefzai, Theo Sabat<br /> |BeGYPT, Jufo Regio<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Ruler Trick]]<br /> |Lepu Coco Zhou, Eleonora Maeß, Simon Hermes<br /> |GYPT Finalvortrag, Jugend Forscht Regionalsieg (Physik)<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |[[Strawberry Solar Cell]]<br /> |Greta Mutter, Charlotte Paul<br /> |Jufo Regional Wettbewerb Sonderpreis<br /> |<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Jet refraction]]<br /> |Jolanda Fehlinger<br /> |Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> |Elektrizität <br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Faraday Waves]]<br /> |Demian Schöneberger<br /> |GYPT Online Wettbewerb 2. Platz<br /> |Fluidphysik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]<br /> |Simon Hermes<br /> |BeGYPT Teilnahme<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Eine Disk als Alarmanlage]]<br /> |Alexander Timofeev<br /> |Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> |Akustik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Magic Stick Trick]]<br /> |Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja<br /> |Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)<br /> |Reibung, Kraftbrücken, ...<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Coloured Line]]<br /> |Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou<br /> |Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)<br /> |Optik, Beugung, Interferenz<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]<br /> |Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff<br /> |Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt<br /> GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde<br /> <br /> GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]<br /> | Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello<br /> |GYPT 4. Platz (Team)<br /> <br /> GYPT Einzelplatzierungen<br /> |Thermodynamik, Akustik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Thermoacoustic Engine]]<br /> |Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> BeGYPT Einzelplatzierungen <br /> <br /> GYPT Einzelplatzierungen<br /> <br /> GYPT Teamwertung Silber-Medallie<br /> |Thermodynamik, Akustik <br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]<br /> |Fabian Schmitt, Philipp Werner<br /> <br /> |Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> BeGYPT Einzelplatzierung 2<br /> <br /> BeGYPT Gruppenplatzierung 1<br /> <br /> GYPT Einzelplatzierung 17<br /> |Mechanik, Stochastik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Ponyo's Heat tube]]<br /> |Oleg Solovyev,<br /> Nikolaj Sankov,<br /> <br /> Robin Schulze-Tammena<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik) <br /> |Thermodynamik,<br /> Hydrodynamik,<br /> <br /> Konvektion<br /> |-<br /> | 2021/22<br /> |[[Die perfekte Sandburg]]<br /> |Lara Hermes,<br /> Rasmus Stengelmann,<br /> <br /> Felix-Ramón Sindermann<br /> |Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)<br /> |Granulare Materie, Kapillareffekt<br /> |-<br /> |2021/22<br /> |[[Three-Sided Dice]]<br /> |Fabian Schmitt,<br /> Philipp Werner,<br /> <br /> Hanyang Lu<br /> |Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)<br /> GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11<br /> <br /> GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7<br /> <br /> BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3<br /> <br /> BeGYPT Gruppenplatzierungen 1<br /> <br /> Bronzemedaille im AYPT 2022<br /> |Mechanik, Stochastik<br /> |-<br /> |2021/22<br /> |[[Boycott Effect]]<br /> |Antonia Macha,<br /> Katharina Horn-Phenix<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),<br /> GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),<br /> <br /> Silber-Medaille im IYPT 2022<br /> |Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation<br /> |-<br /> |2018/19<br /> |[[Filling up a bottle]]<br /> |Timo Huber<br /> | GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung<br /> |Fluidmechanik, Frequenzanalyse<br /> |-<br /> |2017/18<br /> |[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]<br /> |Timo Huber<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)<br /> |Fluidmechanik, Modellbau<br /> |-<br /> |<br /> |[[Musterprojekt]] (Vorlage)<br /> | Dr. Falk Ebert<br /> |Vorlage für Projekteinträge des Wikis<br /> |Vorlage<br /> |}</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Projekt%C3%BCbersicht&diff=1729 2024-03-14T14:49:13Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>{| class=&quot;wikitable sortable&quot;<br /> !Schuljahr<br /> !Projektname<br /> !Bearbeitet von<br /> !Wettbewerbe und Erfolge<br /> !Tags<br /> |-<br /> |2023/24<br /> |Strawberry Solar Cell<br /> |Greta Mutter, Charlotte Paul<br /> |<br /> |<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Jet refraction]]<br /> |Jolanda Fehlinger<br /> |Jugend forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> |Fluiddynamik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Faraday Waves]]<br /> |Demian Schöneberger<br /> |GYPT Online Wettbewerb 2. Platz<br /> |Fluidphysik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[https://www.herder-oberschule.de/phyxzwiki/index.php?title=Magnetic_Mechanical_Oscillator Magnetic Mechanical Oscillator]<br /> |Simon Hermes<br /> |BeGYPT Teilnahme<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Eine Disk als Alarmanlage]]<br /> |Alexander Timofeev<br /> |Jugend forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> |Akustik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Magic Stick Trick]]<br /> |Charlotte Paul, Greta Mutter, Gabrijela Dropulja<br /> |Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)<br /> |Reibung, Kraftbrücken, ...<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Coloured Line]]<br /> |Shirin Akhmedova, Eleonora Maeß, Lepu Coco Zhou<br /> |Jugend forscht: Sonderpreis (Regio)<br /> |Optik, Beugung, Interferenz<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Magneto-Mechanischer Oszillator|Magnetic Mechanical Oscillator]]<br /> |Uladzimir Khutko, Egor Popov, Nicolas Dreyer, Daniel Graßhoff<br /> |Jugend forscht:Qualifikation zum Landeswettbewerb als interdisziplinäres Projekt<br /> GYPT Plätze 13,17 und 33 in der Bundesrunde<br /> <br /> GYPT Teamwertung Silber und Bronzemedallien<br /> |Mechanik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Thermoacoustic Engine Q2|Thermoacoustic Engine]]<br /> | Dalia Abu Ta'a, Lilly Roters, Richard Bonello<br /> |GYPT 4. Platz (Team)<br /> <br /> GYPT Einzelplatzierungen<br /> |Thermodynamik, Akustik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Thermoacoustic Engine]]<br /> |Lara Hermes, Katharina Horn-Phenix, Rasmus Stegelmann<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> BeGYPT Einzelplatzierungen <br /> <br /> GYPT Einzelplatzierungen<br /> <br /> GYPT Teamwertung Silber-Medallie<br /> |Thermodynamik, Akustik <br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Ball on a Ferrite Rod|Ball on Ferrite Rod]]<br /> |Fabian Schmitt, Philipp Werner<br /> <br /> |Jugend Forscht: 3. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> BeGYPT Einzelplatzierung 2<br /> <br /> BeGYPT Gruppenplatzierung 1<br /> <br /> GYPT Einzelplatzierung 17<br /> |Mechanik, Stochastik<br /> |-<br /> |2022/23<br /> |[[Ponyo's Heat tube]]<br /> |Oleg Solovyev,<br /> Nikolaj Sankov,<br /> <br /> Robin Schulze-Tammena<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Regionalwettbewerb (Physik)<br /> Jugend Forscht: 3. Platz Landeswettbewerb (Physik) <br /> |Thermodynamik,<br /> Hydrodynamik,<br /> <br /> Konvektion<br /> |-<br /> | 2021/22<br /> |[[Die perfekte Sandburg]]<br /> |Lara Hermes,<br /> Rasmus Stengelmann,<br /> <br /> Felix-Ramón Sindermann<br /> |Jugend-Forscht: 2. Platz Landeswettbewerb (Geo- und Raumwissenschaften)<br /> |Granulare Materie, Kapillareffekt<br /> |-<br /> |2021/22<br /> |[[Three-Sided Dice]]<br /> |Fabian Schmitt,<br /> Philipp Werner,<br /> <br /> Hanyang Lu<br /> |Jugend Forscht: 2. Platz Regionalwettbewerb (Mathematik/Informatik)<br /> GYPT Einzelplatzierungen 6 und 11<br /> <br /> GYPT Gruppenplatzierung 2 und 7<br /> <br /> BeGYPT Einzelplatzierungen 1 und 3<br /> <br /> BeGYPT Gruppenplatzierungen 1<br /> <br /> Bronzemedaille im AYPT 2022<br /> |Mechanik, Stochastik<br /> |-<br /> |2021/22<br /> |[[Boycott Effect]]<br /> |Antonia Macha,<br /> Katharina Horn-Phenix<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik),<br /> GYPT: Best Report, Erstplatzierung (Einzel), Silber-Medaille (Team),<br /> <br /> Silber-Medaille im IYPT 2022<br /> |Fluiddynamik, Konvektion, Sedimentation<br /> |-<br /> |2018/19<br /> |[[Filling up a bottle]]<br /> |Timo Huber<br /> | GYPT: Best Report, Top 10 Einzelwertung<br /> |Fluidmechanik, Frequenzanalyse<br /> |-<br /> |2017/18<br /> |[[Untersuchung des Magnus-Effekts und Bau eines Flettner-Flugzeugs]]<br /> |Timo Huber<br /> |Jugend Forscht: 1. Platz Landeswettbewerb (Physik)<br /> |Fluidmechanik, Modellbau<br /> |-<br /> |<br /> |[[Musterprojekt]] (Vorlage)<br /> | Dr. Falk Ebert<br /> |Vorlage für Projekteinträge des Wikis<br /> |Vorlage<br /> |}</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1653 2023-06-27T15:57:54Z

<p>Charlotte Paul: /* Thema */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z.B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man am Löffel zieht. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> === Leitfragen:===<br /> - Welche Kräfte erlauben es, dass dieses Phänomen möglich ist?<br /> <br /> - Kann das Gefäß geradwandig sein, oder sich sogar nach oben öffnen?<br /> <br /> - Welchen Effekt hat das Material des Gefäßes?<br /> <br /> - Funktioniert es zum Beispiel auch mit Kaffeebohnen? Wie kannst du das granulare Material charakterisieren?<br /> <br /> - Wie tief musst du den Löffel eintauchen, damit der Effekt auftritt?<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft $$ F_R$$ gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran, dass es zwischen Ebene und Box uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck $$P$$. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer man im Wasser ist, desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz im Thema erwähnt, braucht man einige Dinge für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche. Wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.Wir haben ebenfalls die Höhe des Stabes nach und vor der Komprimierung gemessen. [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> Leider ist uns irgendwie ein Fehler bei den Messungen unterlaufen, da wie schon gesagt, die Werte zwar am Anfang linear gestiegen sind, doch ab der dritten Messung steigen die Werte, was sie nicht hätten tun sollen, denn sie hätten schwächer werden sollen, da man ja, bei einer geringeren Höhe des Stabes in der Flasche, weniger Kraft benötigt, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach stellen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1652 2023-06-27T15:37:43Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> === Leitfragen:===<br /> - Welche Kräfte erlauben es, dass dieses Phänomen möglich ist?<br /> <br /> - Kann das Gefäß geradwandig sein, oder sich sogar nach oben öffnen?<br /> <br /> - Welchen Effekt hat das Material des Gefäßes?<br /> <br /> - Funktioniert es zum Beispiel auch mit Kaffeebohnen? Wie kannst du das granulare Material charakterisieren?<br /> <br /> - Wie tief musst du den Löffel eintauchen, damit der Effekt auftritt?<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.Wir haben ebenfalls die Höhe des Stabes nach und vor der Komprimierung gemessen. [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> Leider ist uns irgendwie ein Fehler bei den Messungen unterlaufen, da wie schon gesagt, die Werte zwar am Anfang linear gestiegen sind, doch ab der dritten Messung steigen die Werte, was sie nicht hätten tun sollen, denn sie hätten schwächer werden sollen, da man ja, bei einer geringeren Höhe des Stabes in der Flasche, weniger Kraft benötigt, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach stellen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1644 2023-06-22T11:07:46Z

<p>Charlotte Paul: /* Leitfragen: */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> === Leitfragen:===<br /> - Welche Kräfte erlauben es, dass dieses Phänomen möglich ist?<br /> <br /> - Kann das Gefäß geradwandig sein, oder sich sogar nach oben öffnen?<br /> <br /> - Welchen Effekt hat das Material des Gefäßes?<br /> <br /> - Funktioniert es zum Beispiel auch mit Kaffeebohnen? Wie kannst du das granulare Material charakterisieren?<br /> <br /> - Wie tief musst du den Löffel eintauchen, damit der Effekt auftritt?<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.<br /> [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1642 2023-06-22T10:56:07Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> === Leitfragen:===<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.<br /> [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1637 2023-06-22T10:46:06Z

<p>Charlotte Paul: /* Basic Explanation */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.<br /> [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1636 2023-06-22T10:45:46Z

<p>Charlotte Paul: /* Basic Explanation */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.<br /> [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1635 2023-06-22T10:44:02Z

<p>Charlotte Paul: /* Daten */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.<br /> [[Datei:Tabelle.jpg|mini|(F) Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1634 2023-06-22T10:42:58Z

<p>Charlotte Paul: /* Daten */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Messung zur Bestimmung der Kraft, die benötigt wird um den Stab aus der Flasche zu ziehen. ]]<br /> In dem Bild rechts, sind verschiedene Graphen zu einer Messung mit dem grauen Sand. Was wir genau gemessen haben, sind viele Punkte, auf dem Diagramm sieht man aber nur die Kraft, die wir zum Herausziehen des Stabes aus der Flasche benötigt haben. Wir haben insgesamt fünf Messungen durchgeführt. Wie schon in unserem Aufbau erklärt, haben wir Markierungen im Abstand von 0,2 cm auf unseren Holzstab gemacht, das bedeutet, dass wir den Stab bei jeder weiteren/ folgenden Messung, weniger tief in der Flasche hatten, was man daraus schließen kann, ist, dass man bei jeder weiteren/folgenden Messung weniger Kraft benötigt hat, um den Stab aus der Flasche herauszuziehen. <br /> <br /> Die maximale Kraft, der ersten (rot) Messung liegt bei 40,81N, bei der zweiten (blau) Messung liegt sie bei 35,16N und bei der dritten (grün) Messung, bei 22,46N. Bei den letzten zwei Messungen ist uns ein Fehler unterlaufen, denn dort beträgt die maximale Kraft bei der vierten (orange) Messung 22,64N und bei der letzten (violett) Messung sogar 24,17N.<br /> [[Datei:Tabelle.jpg|mini|Tabelle zu den Graphen ]]<br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Tabelle.jpg&diff=1633 2023-06-22T10:34:46Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Tabelle zum den Graphen</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1596 2023-06-21T14:46:59Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(B) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(C) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(D) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(E) Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1594 2023-06-21T14:45:27Z

<p>Charlotte Paul: /* Basic Explanation */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> [[Datei:Zeichnung .jpg|mini|(A) Erklärung zur Reibungskraft]] <br /> <br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(C) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(D) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(E) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(F) Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Datei:Zeichnung_.jpg&diff=1593 2023-06-21T14:44:06Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div>Bild halt</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1592 2023-06-20T16:16:25Z

<p>Charlotte Paul: /* Danksagung */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(C) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(D) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(E) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(F) Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Frau Ulrike Jeschke, Anja Düker und Herrn Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1591 2023-06-20T16:14:54Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(C) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(D) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(E) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|(F) Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Ulrike Jeschke, Anja Düker und Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1590 2023-06-20T16:12:58Z

<p>Charlotte Paul: /* Fazit */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(3) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(4) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(5) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> <br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> <br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Ulrike Jeschke, Anja Düker und Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1589 2023-06-20T16:12:07Z

<p>Charlotte Paul: /* Fazit */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(3) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(4) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(5) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Durch die ein jährige Bearbeitung und Erforschung unserer physikalischen Problemstellung, haben wir das Experiment erfolgreich nach machen können und konnten damit auf unterschiedliche zu untersuchende Parameter schließen. Wir haben uns schließlich auf nur zwei Parameter beschränkt und diese ausgiebig untersucht und gemessen. Somit könnten wir uns dann einen mathematischen Weg erschließen und daraus eine Theorie mit Formeln bilden.<br /> Zu Beginn haben wir uns zu lang damit aufgehalten zu viele Parameter zu variieren und zu untersuchen. Bei unseren Messungen hätten wir zudem von Anfang an darauf achten sollen, dass wir korrekt und immer unter den gleichen Bedingungen messen, was uns am Ende einiges an Zeit gekostet hat. Wir hätten gerne zum Ende noch korrekte Messungen von mehr als einer Art von Sand gehabt.<br /> <br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Ulrike Jeschke, Anja Düker und Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1588 2023-06-20T15:57:35Z

<p>Charlotte Paul: /* Fazit */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Auf dem Bild ist eine Box auf einer Ebene zusehen. Wenn von der linken Seite eine Kraft gegen die Box drückt, die Box sich aber nicht bewegt, dann haben wir es mit einer Haftreibung zu tun. Das liegt daran das zwischen der Ebene und der Box es uneben ist und somit eine größere Kraft benötigt wird. Ab dem Punkt wo sich die Box bewegt, ist auch keine Haftreibung mehr vorhanden. <br /> <br /> Aber wir haben nicht nur die Haftreibung sondern auch den Druck. Auf dem Bild ist ein Wasserbecken zu sehen, mit einer roten Steigung gekennzeichnet. Je tiefer im Wasser desto höher der Druck. Genauso auch auf unserem Experiment zurück zu verfolgen mit Sand.<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|(3) Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|(4) Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|(5) Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Wir kommen also zu dem Schluss, dass je nach Eintauchtiefe des Stabes wir auch eine höhere Kraft $$F_{Stab}$$ brauchen. Da bei einer tieferen Eintauchtiefe mehr Sandkörner mit mehr Kraft auf den Stab wirken und sie ihn somit mehr in der Flasche halten, als sie es bei einer geringeren Eintauchtiefe könnten. Durch mehr entstehenden Kraftbrücken (Abbildung (4)) wird der Stab zudem auch noch mehr und besser in der Flasche und zwischen dem Sand eingeklemmt. Also müssen wir durch diese Faktoren und natürlich die steigende Anzahl von $$F_R$$, beim messen unserer Kraft $$F_{Stab}$$ mehr Kraft aufwenden, damit $$F_{Stab}$$ größer wird und wir den Stab heraus ziehen können.<br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Ulrike Jeschke, Anja Düker und Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1560 2023-06-15T13:44:09Z

<p>Charlotte Paul: /* Quellen */</p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Gabi much fun<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.<br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Ulrike Jeschke, Anja Düker und Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> https://www.gypt.org/aufgaben/12-rice-kettlebells.html</div>

Charlotte Paul https://phyxz.herder-oberschule.de/index.php?title=Magic_Stick_Trick&diff=1559 2023-06-15T13:38:20Z

<p>Charlotte Paul: </p> <hr /> <div><br /> ==Thema==<br /> GYPT Aufgabe 12: <br /> <br /> Nimm ein Gefäß und schütte etwas körniges Material hinein, zum Beispiel Reis. Wenn man z. B. einen Löffel eintaucht, kann man ab einer bestimmten Eintauchtiefe das Gefäß und den Inhalt anheben, indem man den Löffel festhält. Erklären Sie dieses Phänomen und untersuchen Sie die relevanten Parameter des Systems.<br /> <br /> Statt einen Löffel haben wir einen Holzstab benutzt, mit einer Flasche voller Sand. Wir haben das körnige Material variiert mit zwei unterschiedlichen Sandarten und zwei unterschiedlichen Holzstäben.<br /> <br /> ==Basic Explanation==<br /> Gabi much fun<br /> <br /> ==Theorie==<br /> [[Datei:Sandkorn an Stab.jpg|mini|Wir sehen ein einzelnes Sandkorn am Stab, mit den dort wirkenden Kräften.]]<br /> Unser Ziel war es ein Minimum $$F_{Stab}$$ mit der Hilfe von $$ \sum_{F_R} $$ zu bestimmen $$(3)$$. $$ F_{Stab} $$ muss größer sein als die gesamt Summe aller Sandkörner $$ \Sigma_{F_R} $$ , damit wir den Stab aus dem Sand ziehen können, müssen wir genügend Kraft aufwenden um die Reibungskraft $$ F_R $$ zu überwinden. <br /> <br /> $$F_R$$ können wir berechnen indem wir $$\mu_h$$, also den Haftreibungskoeffizenten mit $$F_D$$, der Kraft des Drucks multiplizieren $$(2)$$. Das muss für jedes einzelne Sandkorn wiederholt werden. <br /> <br /> Weil jedes Sandkorn sein eigenes $$F_D$$, $$F_R$$ und $$\mu_h$$ hat. $$\mu_h$$ ist direkt abhängig von $$F_D$$. Um die unendlich vielen Sandkörner zu berechnen, könnte man Integrale verwenden. <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Datei:Skizze Flasche mit Sand und Stab.jpg|mini|Es ist zu sehen: eine Flasche mit Sand und Stab und dazu die wirkenden Kräfte.]]<br /> Die Sandkörner sind zwischen Stab und Gefäßwand eingeklemmt. Ein Sandkorn drückt mit $$F_D$$ gegen den Stab. Das passiert von allen Seiten, womit der Stab eingeklemmt wird. Dort wirkt die Haftreibung. Zwischen den Sandkörnern haben wir Kraftbrücken, dass bedeutet, dass die Sandkörner gegen und aufeinander drücken.<br /> <br /> Auf jede Aktion folgt eine Reaktion. In unserem Fall ist die Aktion $$F_D$$ und die Reaktion ist die Gegenkraft, die auf die Gefäßwand vom Sand aus wirkt. <br /> <br /> $$F_R$$ wirkt nach unten in Richtung Gefäßboden, während unsere Aktion, also $$F_{Stab}$$ nach oben wirkt, da wir den Stab aus der Flasche raus ziehen wollen. $$F_D$$ bestimmen wir indem wir Kraft $$F$$ durch Fläche $$A$$ rechnen $$(1)$$.<br /> <br /> <br /> ==Formeln==<br /> \begin{align}<br /> <br /> F_D &amp;= \dfrac{F}{A} \\<br /> <br /> F_R &amp;= \mu_h \cdot F_D \\<br /> <br /> F_{Stab} &amp;= \sum_{F_R} \\<br /> <br /> \end{align}<br /> <br /> ''Formelzeichen:''<br /> <br /> $$F_D$$:Kraft vom Druck<br /> <br /> $$F$$: Kraft<br /> <br /> $$A$$: Fläche<br /> <br /> $$F_R$$: Reibungskraft<br /> <br /> $$\mu_h$$: Haftreibungskoeffizent<br /> <br /> $$F_{Stab}$$: Kraft des Stabes<br /> <br /> $$\sum$$: Summe<br /> <br /> ==Aufbau==<br /> [[Datei:Aufbau 2.jpg|mini|Durchführung und Aufbau unseres Experimentes]]<br /> Wie schon kurz in unserem Thema erwähnt, brauchen man ein paar Sachen für den Aufbau unseres Projektes. <br /> <br /> Wir haben statt des Löffels, wie eigentlich in der Theorie erwähnt, einen Holzstab benutzt. Zusätzlich benötigt man noch eine Plastikflasche und wir haben unser Material variiert, indem wir zwei unterschiedliche Arten von Sand benutzt haben und zwei Arten von Holzstäben. <br /> <br /> Nun zu unserem Aufbau. Zuerst haben wir den Stab bis zu einer bestimmten Eintauchtiefe in die mit Sand gefüllte Flasche gesteckt. <br /> <br /> Später haben wir die Eintauchtiefe variiert, indem wir Markierungen (jeweils mit Abstand von 0,2 cm) auf dem Stab gemacht haben. Wenn der Stab also im Sand steckt, haben wir den Sand erstmal verdichtet, sodass der Stab auch im Sand stecken bleibt. Danach haben wir an dem Stab gezogen und so die Flasche angehoben. So setzt sich eigentlich unser ganzes Projekt zusammen.<br /> Um sich das Ganze auch physikalisch erklären zu lassen, schaut bitte in unsere Theorie rein!<br /> <br /> ==Daten==<br /> [[Datei:Datengraph .jpg|mini|Graphen zum grauen Sand ]]<br /> Hier kommen keine Rohdaten sondern möglichst gut ausgewertete Daten rein - Graphen, Ausgleichskurven, etc. mit Fehlerbetrachtung!<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> == Fazit==<br /> <br /> Eine kurze Zusammenfassung eurer Erkenntnisse.<br /> == Erfolge ==<br /> Wir haben im Regionalwettbewerb von Jugend forscht einen Sonderpreis gewonnen.<br /> <br /> ==Danksagung==<br /> Wir danken Timo Huber für seine tatkräftige Unterstützung bei unserer Theorie. Außerdem danken wir Ulrike Jeschke, Anja Düker und Dr. Falk Ebert für ihre zahlreichen Anregungen.<br /> ==Quellen==<br /> Eure wichtigsten verwendeten Quellen mit Verweisen im Text!</div>

Charlotte Paul