Stimmt die Stimmung und wie hoch ist die Spannung?
Beim südwestsächsischen Regionalwettbewerb von "Jugend forscht" stehen die TU-Betreuer ihren Schützlingen am 27. und 28. Februar 2009 zur Seite
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Bild oben: "Stimmt die Stimmung?", fragt David Hahn vom Johannes-Kepler-Gymnasium. Er nutzt Ausstattung und Betreuung an der TU Chemnitz und untersucht die Frequenzen von Klaviertönen - seine Ergebnisse präsentiert er beim Regionalwettbewerb von "Jugend forscht". Bild unten: Spannung stand bei Paul Marx schon vor dem Regionalwettbewerb auf der Tagesordnung - er beschäftigte sich in den Labors der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik mit der Realisierung und Erprobung einer Mikrocontrollersteuerung. Fotos: Christine Kornack |
"Stimmt die Stimmung? Physik am Klavier" lautet das Thema der Besonderen Lernleistung (BeLL), die David Hahn am Chemnitzer Johannes-Kepler-Gymnasium erarbeitet hat und mit der er am 27. und 28. Februar 2009 beim südwestsächsischen Regionalwettbewerb von "Jugend forscht" antritt. Sein Betreuer Dr. Hans-Gottfried Hempel vom Institut für Physik ist einer von mehreren TU-Wissenschaftlern, die ihren Schützlingen an diesem Wochenende die Daumen drücken. "Vom Kepler-Gymnasium nehmen fünf Projekte am Regionalausscheid teil - alle Schüler werden an der TU Chemnitz betreut", erzählt Joachim Schwind, Lehrer und Verantwortlicher für die BeLL-Arbeiten des Chemnitzer Gymnasiums.
In der Arbeit von David Hahn geht es um die Untersuchung der Frequenzen von Klaviertönen. "Aus musikalischen und physikalischen Gegebenheiten können Probleme und Widersprüche abgeleitet werden, die dazu führen, dass keine Stimmung eines Klaviers optimal ist. Der Klavierstimmer steht also stets vor einer Aufgabe, die er nicht perfekt lösen kann, weil er immer einen Kompromiss eingeht", erklärt David Hahn den Hintergrund seiner Arbeit und ergänzt: "Das Ergebnis dieses Kompromisses, also die tatsächliche Stimmung, habe ich durch Frequenzmessung mit Hilfe von Lissajous-Figuren untersucht." Das Ergebnis überraschte ihn: "Alle Intervalle erwiesen sich als zu weit, also mit zu hohen Frequenzverhältnissen. Dies zeigt, dass die Theorie einer ideal schwingenden Saite auf das Klavier nicht exakt angewandt werden kann", so der Zwölftklässler. Wie gut seine Chancen beim Regionalwettbewerb sind, kann David Hahn nicht einschätzen: "Mit der zum Teil sehr musiktheorielastigen Arbeit bin ich vielleicht ein wenig ein Exot unter den eingereichten physikalischen Forschungen." TU-Physiker Dr. Hans-Gottfried Hempel ist jedenfalls sehr zufrieden mit der Arbeit des Schülers, die er über eineinhalb Jahre betreute. David Hahn erzählt: "Ich habe für meine BeLL ein Thema gesucht, mit dem ich Musik und Physik verbinden konnte, da ich neben meinem Interesse an den Naturwissenschaften auch schon lange Klavier spiele. Ich erinnerte mich, dass ich im Rahmen einer Physikolympiade vor einigen Jahren einen Vortrag von Professor Frank Richter über die Physik hinter der Musik gehört hatte. Ich habe ihn kontaktiert und er hat mich an Dr. Hempel weitergeleitet, der die Idee zu dieser Arbeit hatte."
Auch Paul Marx hatte schon vor der Erarbeitung seiner Besonderen Lernleistung, mit der er bei Jugend forscht an den Start geht, Kontakt zur TU Chemnitz. Thema seiner Arbeit ist die "Realisierung und Erprobung einer Mikrocontrollersteuerung", betreut wurde er vor allem von Thomas Keutel von der Professur Mess- und Sensortechnik. "Durch mein Praktikum in der zehnten Klasse habe ich Herrn Keutel kennengelernt, bei dem ich zwei Wochen Einblicke in die Mess- und Sensortechnik an der Uni bekam", erzählt der Schüler des Johannes-Kepler-Gymnasiums. Die Arbeit entstand in Kooperation mit dem Chemnitzer Werk der Siemens AG, mit dem die Professur Mess- und Sensortechnik enge Kontakte pflegt. "In meiner Arbeit geht es um den Vergleich zweier Analog-Digital- und um die Erprobung eines Digital-Analog-Wandlers", berichtet Paul Marx und erklärt: "Dazu habe ich einen Mikrocontroller in eine elektronische Schaltung integriert. Der Controller liest den digitalisierten Spannungswert eines externen und eines mikrocontrollerinternen AD-Wandlers und sendet ihn an einen PC. Dort werden beide gemessenen Spannungen grafisch dargestellt." Mit der selbst angefertigten Schaltung hat der Zwölftklässler die Genauigkeit der beiden AD-Wandler getestet - das Resultat hat seine Erwartungen bestätigt: "Ich bin zu dem Ergebnis gekommen, dass der externe AD-Wandler genauer misst als der mikrocontrollerinterne", so Paul Marx. "Die Arbeit ist auf dem Gebiet der Soft- und Hardwareentwicklung für einen Schüler, der sich von null aus ins Thema eingearbeitet hat, eine herausragende Leistung", schätzt TU-Betreuer Keutel ein.
Nicht nur am Johannes-Kepler-Gymnasium sind die TU-Wissenschaftler als Betreuer von Arbeiten, die bei Jugend forscht antreten, begehrt. So drückt beispielsweise Dr. Gunter Beddies vom Institut für Physik den beiden Schülern des Gymnasiums Einsiedel Axel Erdtel und Dennis Richter die Daumen, die in der Kategorie Technik mit einer Arbeit zum Thema "Veranschaulichung der Funktionsweise von elektrischen Bauelementen für fächerübergreifenden Unterricht oder Arbeitsgemeinschaften" ins Rennen gehen. "Dem Rauchmeldergesetz voraus" sind Toni Fankhänel und Max Kusch, ebenfalls vom Gymnasium Einsiedel, die eine Arbeit mit diesem Thema einreichten. Betreut werden sie von Dagmar Wagner vom Institut für Physik.
Alle Projekte aus der Chemnitzer Region werden am 27. Februar 2009 von 15 bis 17.30 Uhr und am 28. Februar von 8.30 bis 10.15 Uhr in den Räumen der IHK Südwestsachsen, Straße der Nationen 25, präsentiert. Die Ersten aus den sieben Fachgebieten Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik qualifizieren sich für den sächsischen Landeswettbewerb am 3. und 4. April in Leipzig. Den Abschluss der 44. Runde von Jugend forscht bildet der Bundeswettbewerb vom 21. bis zum 24. Mai 2009 in Osnabrück.
Katharina Thehos
10.02.2009
