Scholl-Schüler beteiligen sich am diesjährigen Wettbewerb "Jugend forscht" und erreichen erneut den 1. Platz in der Kategorie "Schüler experimentieren"
Die Gewinner des Wettbewerbs präsentieren
sich vor ihrem Stand bei EUMETSAT
Wer kennt nicht die faszinierenden Spielzeugraketen, die mit Wasser und Überdruck angetrieben werden. Mit einem entsprechenden Ventil kann man alle Plastikflaschen zu solchen Wasserraketen umbauen. Die drei Jungforscher Michael Krauß, Richard Unterreiner und Wahid Roostapisheh aus den Kassen 8Ga und 9Ga untersuchten bereits im letzten Jahr deren Flugweiten und wurden für ihre Arbeit beim letzten Wettbewerb schon ausgezeichnet. Jetzt wollten sie wissen, wie diese Raketen schneller werden. Es galt also den Bruchteil einer Sekunde auszumessen, in dem das Wasser herausgedrückt wird und so mit dem Rückstoß für die nötige Geschwindigkeit sorgt.
Unter Anleitung ihres Betreuers, Herrn StD Dietrich Hinkeldey, wurden zunächst theoretische Berechnungen aufgestellt und diese am PC schrittweise von einer tausendstel Sekunde zur nächsten ausgeführt. Danach hatte die Rakete bereits nach 0,16 Sekunden die Endgeschwindigkeit von fast 80 km/h erreicht. Das galt es nun im Experiment zu überprüfen. Aber 0,16 Sekunden sind verdammt schnell vorbei. Ein erster Anlauf mit den Standbildern einer Videokamera erwies sich als zu ungenau. Auch das Nachziehen eines Papierstreifens, auf den man durch die Wechselspannung 50 Markierungen pro Sekunde schreiben konnte reichte noch nicht aus. Erst mit Hilfe einer Lichtschranke, die die Dunkelphasen eines
Speichenrades registrierte, erreichten die Forsche die notwendige Genauigkeit. Eine dünne an der Rakete fixierte Schnur lief über das Speichenrad und mit einer PC gesteuerten Elektronik wurden nun 50 000 Messungen pro Sekunde möglich. Die Messungen standen allerdings im Widerspruch zu der anfänglich entwickelten Theorie. Da nun das Experiment in den Naturwissenschaften die höchste Instanz ist, mussten die theoretischen Annahmen revidiert werden. Nun berücksichtigten die drei Forscher auch den abnehmenden Luftdruck in der Flasche, der das Wasser gegen Ende der Beschleunigungsphase nicht mehr so schnell aus der Flasche presst wie am Anfang. Mit erheblich mehr Rechenaufwand gelang es schließlich eine Theorie zu präsentieren, die durch das Experiment genau bestätigt wird.
Wenn bei dieser Forschungsarbeit auch keine sensationellen Entdeckungen gemacht wurden, stellt die Arbeit doch ein Lehrstück dar, wie Erkenntnisse in den Naturwissenschaften gewonnen werden - und wie die schwierige Raketentheorie auch schon in der Mittelstufe entwickelt werden kann.
Michael Krauß und Richard Unterreiner
beim Einrichten
der Lichtschranke