Friedrich-Spee-Gesamtschule Paderborn - Weißdornweg 6 - 33100 Paderborn - Tel.: 05251-16690 - E-Mail: ge-friedrichspee[at]paderborn.de

MINT-AG

Alle Aktivitäten der MINT-AG werden durch das Erasmus Plus Projekt unterstützt.

Vierter Besuch im coolMINT Labor - Maschinenbau zum Anfassen

Am 16. März haben sich die Schülerinnen und Schüler der MINT-AG mit Zahnradgetrieben und Druckluftsteuerungen auseinandergesetzt - Maschinenbau zum Anfassen.

Die Getriebe mussten zerlegt und anschließend wieder zusammengesetzt werden. Technischen Zeichnungen und spezielles Werkzeug mussten fachkundig eingesetzt werden.

Viel Spaß bereitete auch das Experimentieren mit Druckluftsteuerungen. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer mussten mit Druckluft eine automatische Transporteinrichtung für Waschmaschinen konstruieren.

Die Bilder und das Video geben einen Eindruck von den Aktivitäten.

 

 

Dritter Besuch im coolMINT Labor

SpurtMobil

Am 4. Mai fand der dritte Besuch der MINT-AG im HNF statt. Diesmal haben die Schülerinnen und Schüler einen kleinen Robotor gebaut, der einer schwarzen Linie folgen konnte.

Zunächst mussten sich die Schüler mit den Bauteilen und ihre Funktion vertraut machen. Zwei Motoren, Kugellager als Laufräder und eine Sensorplatine mussten auf einem Eisstiel montiert und verkabelt werden. Mit einem Einstellregler konnte das Fahrverhalten des "rasenden Eisstiels" beeinflusst werden.

Dann mussten die SpurtMobile eine herzförmige Strecke in möglichst kurzer Zeit durchlaufen.

 

 

 

 

Video SpurtMobil

SpMo 10 from spee on Vimeo.

MINT-AG: Das Spurtmobil

Bericht von Ronja Franke

Am 4. Mai war die MINT-AG zum dritten Mal im cool MINT Labors des HNFs. Dort wurde diesmal ein Spurtmobil gebaut. Das Spurtmobil ist ein kleiner Roboter der einer schwarzen Linie folgt. Das Bauen bestand diesmal nicht aus mehreren Experimenten wie beim letzten mal, sonder wir haben uns die Anleitung, sie aus Bildern bestand in eine Reihenfolge gelegt und haben angefangen zu bauen.
Der erste Schritt war ein kleines Stück Dübelholz zu Recht zu sägen. Danach musste man eine Kerbe reinschleifen, die als Vergrößerung der Klebefläche dient. Nachdem wir das gemacht haben folgte in dem dritten Schritt, dass wir zwei Löcher in den Eisstiel bohren sollten. Ein Loch sollte hinten und eins vorne sein. Nachdem die ersten drei Schritte erledigt wurden, musste man jetzt den Eisstiel auf die Kerbe kleben. Nun musste man die Räder anbringen, die wurden einfach nur auf das Dübelholz gedrückt. Danach folgte das Festkleben von den beiden Motoren. Nachdem das geschah musste man die beiden Kabel in die Platine stecken und mit den Motoren verbinden. Die Platine wurde dann mit einer Schraube mit dem Eisstiel verbunden. Nun folgte das Anbringen der Batterie; das war recht einfach, denn die Batterie wurde über den beiden Motoren mit einem Gummi befestigt.
Der letzte Schritt war das Anbringen der Luftballonringe, die die Motorwelle mit den Rädern verbinden.
Nach diesem Schritt sollt eigentlich das Spurtmobil fahren. Bei den meisten hat es auch geklappt, doch bei einigen gab es dann doch noch kleine Fehler.
Die fahrbereiten Spurtmobile wurden dann  auf eine herzförmige Strecke gesetzt.

 

http://wettbewerb.jecc.de/spurt-bahn.gif

Die schnellsten beiden Spurtmobiles sind eine Zeit von 9,03 und 9,72 Sekunden gefahren. Das Spurtmobil, das die Zeit von 9,72 Sekunden gefahren ist, kann man auf dem Video sehen.
Man konnte die die Geschwindigkeit des Spurtmobile an der Platine einstellen.

Nach der Pause wurde die Steuerung des Spurtmobils besprochen. Dabei ist uns aufgefallen, dass sich das Spurtmobil auf einem schwarzen Untergrund in eine andere Richtung dreht, als wenn es auf einem weißen Untergrund ist.
Nachdem wir das mit der Steuerung besprochen haben, gab es noch eine kurze Aufgabe, in der wir in einer Lagerhalle, eine Strecke kleben mussten. Dabei mussten wir darauf achten, dass keine Gegenstände angefahren werden. Diese Aufgabe wurde von allen Gruppe recht gut gelöst, doch nur eine Gruppe hat die Aufgabe so gelöst, dass keine Gegenstände angefahren werden.
Nach dieser letzten Aufgabe folgte ein Film, indem eine andere und moderne Art vom Spurtmobil im Krankenhaus eingesetzt wurde.

Mir hat das Spurtmobil bauen echt Spaß gemacht, doch mir hat es nicht so gut gefallen, wie die anderen Experimente, die wir im cool MINT Labors des HNFs durchgeführt haben. An dem Spurtmobil bauen hat mir nicht so gut gefallen, dass die Anleitung, die auf Bildern dargestellt war, nicht immer eindeutig war und man deshalb nicht alles erkennen konnte. Des Weiteren fand ich es nicht so gut, dass bei einigen Spurtmobilen die Verbindung zwischen den Motoren und den Reifen immer abgegangen ist und das Spurtmobil deswegen nicht richtig fahren konnte. Trotzdem war es ein sehr gelungener und spannender Tag.

MINT AG erfolgreich beim SolarMobil-Regionalwettbewerb in Halle

Am Sonntag (19. April 2015) haben zwei Teams der Friedrich-Spee-Gesamtschule am Regionalwettbewerb SolarMobil in Halle teilgenommen. Sie hatten in der ersten Schulwoche nach den Osterferien gut 7 Stunden Schul- und Freizeit eingesetzt, Fahrzeuge entwickelt und gebaut, die nur mit Sonnenlicht betrieben werden. Julian (Team SpeeSunrise) erreichte in der Juniorklasse A den 3. Platz. Das zweite Team SpeedySpee mit Lucille, Thaddäus und Lennard belegte in der Rennwertung den 4. Platz.

alle Teilnehmer
3. Platz für SpeeSunrise
SpeedySpee
Siegerehrung
Spee-Teams
Präsentation des Plakats
mit dabei: Speektakel

SolarMobil - Fahrzeugbau

In der ersten Schulwoche nach den Osterferien trafen sich die Schüler am Mittwoch- und Freitagnachmittag und am Samstagmorgen, um Antriebsmöglichkeiten auszuprobieren, die optimale Schaltung der Solarzellen herauszufinden und eine Vorrichtung zum Fahrtrichtungswechsel zu erfinden.

Die Teams benutzten dabei verschiedene Materialien und Antriebskonzepte.

SpeedSpee ist Fahrzeug aus leichtem Balsaholz mit einer angetriebenen Achse, einem Riemengetriebe und Spurführungsdornen.

SpeeSunsrise ist aus Styrodur gefertigt und hat nur ein in der Mitte liegendes Antriebsrad, das über ein Reibrad mit dem Motor verbunden ist (Reibradgetriebe) und in dem Spurführungsprofil läuft.

 

 

6 Solarzellen in Reihenschaltung
Spannungsmessung
Logo SpeedySpee
Test mit Spurprofil
Styrodur Leichtbau
Ausschnitt fürs Antriebsrad
Reibradgetriebe
Werkstatttag am Samstag
... mit Lennard und Julian
 

Zweiter Besuch im coolMint Labor

Am Mittwoch, den 18. März fand der zweite Termin der MINT-AG in HNF statt. Erkenntnisse aus Biologie, Physik und Elektronik müssen intelligent zusammengeführt werden, damit Prothesen verunfallten oder kranken Menschen helfen können ein selbstbestimmtes Leben zu führen.

 

 

Empfang im Foyer des HNF
Papier falten mit einer Hand
Experimente mit Prothesenmodell
Kräfte am Hebelarm
Ausstellungsbesuch in der Pause
Prothesensteuerung

Wie die eigene Hand (Ronjas Bericht)

coolMINT-Labor

Am 18.03.2014 waren 20 Schüler und Schülerinnen des Jahrgangs 8, die auch in der MINT-AG sind, im HNF. Dort wurde diesmal zu dem Thema "Wie die eigene Hand - Prothesen intuitiv und präzise steuern" experimentiert.

Wir trafen uns um 14:00 Uhr wie auch beim letzten mal vor dem HNF.
Am Anfang wurde uns ein kurzer Vortrag als Einführung zu unserem Thema gehalten.
Wir starteten auch gleich mit einem kleinen Versuch bei dem ein Schüler mit zwei Händen ein Blatt Papier in einen Briefumschlag stecken muss und ein anderer Schüler das Gleiche nur mit einer Hand machen musste.
Danach besprachen wir was wir mit unseren Händen machen können. Wir haben die Möglichkeit mit unseren Fingern und Händen zu schreiben, zu koche und etwas zu trinken.
Direkt nach dem wir diese Frage geklärt haben wurde uns auch gleich dir nächste gestellt. Warum haben eigentlich Prothesen oder was ist die Ursache? Bei dieser Frage kamen wir zu dem Schluss das die meisten Menschen eine so schwierigen oder auch schweren Unfall hatten das der Arm nicht mehr erhalten werden konnte und man ihn amputieren musste oder das man von Geburt an einen Genfehler ha und die Arme oder andere Körperteile nicht ganz ausgewachsen sind.   
Kurze Zeit später folgte auch schon der erste Versuch:
Hier für brauchten wir an Material:
-    1 Tragarm der als Oberarm genutzt wurde
-    1 „Unterarm“ mit „Hand“
-    1 Lineal

Unsere erste Aufgabe bestand darin den Tragarm und de Unterarm mit der Hand erstmal zu verbinden. Danach sollten wir die Prothese mit unserer Hand vergleichen und dabei ist uns aufgefallen, dass die Hand der Prothese ca. 10 cm lang war und dagegen unsere ca. 15 cm lang ist. Der Unterarm war auch nicht so groß wie der von uns, der Unterarm der Prothese ist ca. 16 cm lang und unser Unterarm ca. 23 cm lang.
Die dritte Aufgabe bestand darin das wir die Knochen und Gelenke des Arms genauer anschauen und dabei haben wir herausgefunden, dass das Handgelenk ein Ei-Gelenk ist, das Ellenbogengelenk ein Scharniergelenk ist und das Schultergelenk ein Kugelgelenk ist.
Die letzte Aufgabe war das wir an uns selber testen sollten welche Muskeln wir beim strecken und beugen des Arms anspannen.
Nach diesem langen Versuch verglichen wir erstmal unsere Ergebnisse vorne an der Leinwand. Dabei ist uns aufgefallen, dass ein Muskel über ein Gelenk gehen muss sonst könne wir z.B. unseren Arm mich heben und das eine Sehne die Verbindung zwischen Muskel und Knochen ist. Nach dem Vergleichen ging es weiter mit der nächsten Aufgabe. Wir sollten diesmal eine Art Sehne in unsere Prothese spannen. Unsere Sehne bestand aus einem Bindfaden, der 120 ccm lang war. Nachdem wir diesen Faden eingespannt haben, bekamen wir eine Waage und einen Federkraftmesser. Wir haben dann vorne auf die Hand etwas Gewicht gelegt z.B. ein Radiergummi und dann gemessen wie viel Kraft man  braucht.

Gewicht       Kraft in
in Gramm     N (Newton)
5 g                0,5 N
10 g              0,9 N
135 g            7 N

Wenn es bei 5 g  0,5 Newton sind,  müssten es bei 10g  1 Newton sein. Doch bei uns stimmt das nicht genau überein, weil es darauf ankommt wo das Gewicht genau liegt ob genau mittig oder her weiter vorne oder weiter hinten.

Nach diesem Versuch wurde uns etwas über den italienischen Arzt Luigi Galvani erzählt, der während er Froschschenkel gegessen und ein Blitz bei ihm eingeschlagen hat beobachten konnte das die Froschenkel angefangen haben sich zusammen gezogen haben. Das heißt dass sich die Muskeln angespannt haben.
Diese Entdeckung nutzte man für die Prothesentechnik, denn durch diese Entdeckung wurde auch nachgewiesen, dass durch den Körper Strom fließt, wenn man den Muskel anspannt.
Also machten wir uns an den letzten Versuch! Wir sollten insgesamt fünf Elektroden an unsrem Unterarm befestigen. Zwei auf dem Muskel, der über dem Unterarm ist, zwei auf dem Muskel der unter dem Unterarm ist und eine am Ellenbogen. Die Elektrode, die am Ellenbogen befestigt wurde, dient als Nullpunkt. Damit wir unsere Prothese bewegen konnten, mussten wir unsere Sehne mit dem Motor auf der Platine verbinden und die Elektroden mit dem USB-Anschluss an den Motor anschließen. Nachdem alles fertig aufgebaut war, haben wir immer einen Muskel angespannt und den anderen locker gelassen. Dabei hat sich auch die Prothese hoch oder runter bewegt.

Zum Schluss haben wir noch einen fünfminütigen Film gesehen, in dem es um einen Mann geht, der einen Strommasten hochgeklettert ist und dabei durch Stromchlag beide Arme verloren hat. Diesem Mann wurde von einer Firma geholfen, die extra für ihn eine Prothese angefertigt hat, damit er wieder Dinge greifen kann und auch fühlen kann. Damit er wie früher seine Finger und Arme benutzten kann, brauchte er fünf Jahre um alle Funktionen neu zu lernen. Mittlerweile kann der Mann auch wieder Auto fahren.

Mir hat diese Versuchsreihe im Schülerlabor besonders gut gefallen, weil ich so etwas vorher noch nicht kannte und wir die Prothese auch selber steuern konnten, obwohl wir selber keine brauchen. Außerdem konnten wir so auch mal fühlen was für eine harte Arbeit hinter einer gut funktionierenden Prothese steckt.

Ronja Franke

 

Ein Samstag morgen in der Schule

Die Schülerinnen und Schüler der MINT-AG trafen sich am Samstag morgen in der Schule. Nach einer Inspektion der alten Photovoltaikanlage (PV) befassten sich die Teilnehmer mit unterschiedlichen Themenkreisen.

  • Messungen an und mit der PV
  • Sonnenfinsternis am 20. März
  • Sonnenuhren aus Pappe
  • Teilnahme am SolarMobil Wettbewerb
  • Vorbereitung des MINT-Camps in Estland

Herr Beckert kam hinzu. Gemeinsam überlegten wir, wie man die Sonnenfinsternis gut und sicher beobachten kann.

Gegen Ende der AG-Zeit haben wir noch erstaunliche Experimente mit einem Kreisel gemacht.

 

 

MINT-AG
Sophia entfernt den
Schmutz
Modul Baujahr 1996
Experiment mit dem
Kreisel

MINT AG im coolMint Labor

Donnerstag, 5. Februar 2015

Die in diesem Schuljahr gegründete MINT-AG, Jungen und Mädchen aus Jahrgang 8, nahmen am coolMint Modul Photovoltaik teil. Sie wurden von Herrn Eke begleitet.  Drei Schüler aus Jahrgang 5 durften schon mal coolMint-Luft schnuppern, denn im nächsten Monat wird es auch ein Angebot für Jahrgang 5 geben, wenn sich genügend Teilnehmer/innen melden.

Die Schülerinnen und Schüler der MINT AG trafen auch Lehrerinnen und Lehrer aus Estland, Finnland, Kroatien und Spanien, die Gäste der Friedrich-Spee-Gesamtschule waren und das Erasmus Plus Projekt "Inspiring Studies and Future Careers" vorbereiten.

Bereits im Mai werden einige Schülerinnen und Schüler der AG nach Estland reisen, dort auch Schüler aus den Partnerländern treffen und gemeinsam an verschiedenen MINT-Projekten arbeiten.

Hier gibt es schon mal eine Fotostrecke. Einen informativen Bericht über die Arbeit im coolMint Labor gibt es in der
Öffnet externen Link in neuem FensterOnlineschülerzeitung Speektakel.

 

 

Sonne als Steckdose? – MINT-AG

Am Donnerstag, den 5.2.2015 waren wir, die MINT-Ag (19 Schüler und Schülerinnen), im Heinz Nixdorf-Museumsforum. Als wir ankamen, erwarteten uns Herr Gärtner und Herr Eke schon. Danach erschien eine Gruppe von Lehrern. Herr Gärtner rief uns zusammen und wir bildeten einen Kreis. In der Mitte stand ein kleiner Mann, der sich vorstellte als Fernando. Wir erfuhren, dass er Lehrer in Spanien ist. Es waren noch weitere Lehrer aus Kroatien, Spanien, Finnland und Estland da.Bevor wir ins coolMINT Labor gingen, machten wir ein Gruppenfoto. 

Angekommen im Labor warteten schon drei HNF-Mitarbeiter auf uns. Es war schon alles für uns vorbereitet. Auf einer Leinwand wurden zwei Bilder angestrahlt. Auf beiden Bildern war ein Haus mit Photovoltaikanlagen zu sehen. Der Unterschied war, dass ein Haus mit seinen Photovoltaikanlagen mehr Geld verdiente, als das andere Haus. Wir sollten rausfinden woran das lag. Schnell wurden die ersten Theorien in den Raum gestellt. Diese waren, dass es an dem Winkel der Sonne, Standort des Hauses oder am Schatten liegen könnte.

Wir hatten den Auftrag im Labor der Sache auf den Grund zu gehen, dabei half uns ein Messgerät, welches die Energie messen konnte. Eine Lampe diente uns als Sonne. Diese schien mit 100% Sonnenlicht auf die kleine Platte. Dann schalteten wir den Verbraucher Computer ein. So konnten wir sehen, wieviel Energie ein Computer verbraucht. Nach verschiedenen Winkelwechseln, versammelten wir uns wieder und besprachen unsere Ergebnisse.

 

Zeit

Milliampere

Nach 30 Sekunden

156,9 mA

Nach 30 Sekunden

180,5 mA

Nach 30 Sekunden

247,8 mA

 

Wir bekamen den nächsten Auftrag. Bei diesem Versuch, sollten wir die Lichtstärke, den Winkel und den Verbraucher verändern.
Die Ergebnisse weichten nicht besonders von den anderen Ergebnissen ab. Das zeigte uns, dass es nicht an den Winkeln lag.
Danach stellten die HNF-Mitarbeiter eine größere Photovoltaikzelle vor. Diese Photovoltaikzelle war 160 x 40 groß. Sie produzierte 200Watt. Unsere war nur 10 x 10 groß. Dabei lernten wir, wie man Watt berechnet. So kamen wir zum letzten Versuch. In diesem Versuch ging es darum den kleinsten Verbraucher herauszufinden. Nachdem wir viele Verbraucher, wie Kühlschrank, Föhn, Computer etc. ausprobiert hatten, kamen wir zu dem Ergebnis, dass der Föhn, am wenigsten Watt verbrauchte, nämlich nur 0,515 Watt.

 

Winkel

Lichtstärke

Milliampere

30°

100,00%

210 mA

60°

100,00%

177,7 mA

90°

100,00%

194 mA

60°

50,00%

10,80 mA



Am Schluss des Experiments mussten wir noch herausfinden, wie viele von unserer Photovoltaikzelle in die größere Zelle hinein passen. Das Ergebnis war 144.
Den Tag beendeten wir mit einem Film, indem die Weltrekorde der Photovoltaikanlagen aufgelistet wurden.
Bericht: Celine S., Klasse 8b

Unser Besuch im coolMint Labor im HNF

Im HNF wurden wir begrüßt und als erstes gefragt, ob wir ein Photovoltaikmodul kennen oder sogar auf dem Dach haben. Danach wurden uns zwei Bilder gezeigt von unterschiedlichen Photovoltaikmodulen. Ein Modul hat dabei weniger Strom produziert als das andere. Wir sollten herausfinden, warum dies so ist. Wir sammelten Ideen, warum es sein kann, dass ein Modul weniger Strom aus Sonnenstrahlen produziert. Wir kamen zu folgenden Ursachen: Schatten, welche Himmelsrichtung, Gradzahl zur Sonne und Ort. Dann gingen wir zum praktischen Teil über. Zuerst legten wir eine Solarzelle unter eine Lampe, die mit dem Widerstand und Messgerät verbunden war. Dann haben wir Experimente gemacht, welches Gerät, wie Fön oder Computer, am wenigsten verbraucht. Ein Fön verbrauchte am wenigsten. Danach haben wir ausprobiert, wie die Solarzelle am besten liegen sollte, damit sie am meisten Strom erzeugen kann. Das beste Ergebnis wurde erzielt mit 90 Grad zur Sonne. Unsere Ergebnisse waren unterschiedlich, da wir mal eine Lampe benutzt haben oder auch zwei.
Danach hatten wir erst einmal Pause. Nach der Pause haben wir unsere Solarzelle mit einem Modul verglichen. Das Modul war 144x größer als unsere Solarzelle. Entsprechend mussten wir die Leistung hochrechnen, die wir zuvor ausgerechnet hatten. Das Modul hat bei dem Vergleich deutlich mehr Leistung gebracht. Dann haben wir untersucht welche Schaltung für Module am besten ist. Es gibt die Reihenschaltung, d. h. die Module oder die Solarzellen sind hintereinander mit einem Kabel verbunden. Bei der Parallelschaltung liegen zwei Module oder Solarzellen nebeneinander, die einzeln mit einem Kabel verbunden sind. Wir haben festgestellt, dass bei der Reihenschaltung der Stromfluss komplett blockiert wird, sobald eine Solarzelle mit Papier verschattet wird. Bei der Parallelschaltung reduziert sich der Stromfluss um die Hälfte, wenn eine Zelle verschattet wird.
Zum Schluss mussten wir noch alles aufräumen.

Bericht: Lennard B., 8g
 

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