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Radioastronomie an der Sternwarte Nürnberg
Die seit 2014 bestehende Fachgruppe Radioastronomie der Astronomischen Gesellschaft in der Metropolregion Nürnberg konnte im April 2019 ein 3-m-Radioteleskop auf der Regiomontanus-Sternwarte einweihen. Zu Ehren des Mitentdeckers der kosmischen Hintergrundstrahlung wurde das Teleskop nach Arno Penzias benannt.
Neben der Messung der solaren Radiostrahlung können insbesondere Beobachtungen im Bereich der 21-cm-Strahlung des neutralen Wasserstoffs der Milchstraßenarme mit sehr gutem Erfolg durchgeführt werden.
So ist es bei der Sonnenbeobachtung möglich die Sonnenaktivität und die Zeitgleichung für Nürnberg zu bestimmen.
Bei den Messungen an den Milchstraßenarmen kann die relative Rotationsgeschwindigkeit anhand der Dopplerverschiebung der 21-cm Wasserstofflinie bestimmt und so eine Rotationskurve der Milchstraße erstellt werden.
In diesem Workshop werden zuerst die Grundlagen der Radioastronomie vermittelt. Im Anschluss werden Messungen mit dem Arno-Penzias-Teleskop vorgeführt. Im dritten Teil können die Teilnehmenden am eigenen Laptop mit einem normalen Tabellenkalkulationsprogramm (Excel, OpenOffice Calc, Numbers o.ä.) Messungen zu den oben genannten Themen auswerten.
Zu den Personen
Marco Nelkenbrecher ist Realschullehrer für Mathematik und Physik an der staatlichen Realschule Hilpoltstein.
Seine Leidenschaft für Astronomie lebt er seit 1998 an der Regiomontanus-Sternwarte und dem Planetarium in Nürnberg aus. Zwischen 2005 und 2014 war er im Vorstand der heutigen Astronomischen Gesellschaft in der Metropolregion Nürnberg tätig. Als stellvertretender Leiter des Organisationsteams für Nordbayern betreute er die Aktionen des „Internationales Jahr der Astronomie 2009“ in der Region.
Patricia Oerter ist frischgebackene Abiturientin und angehende Physikstudentin.
Für Astronomie begeistert sie sich schon seit langer Zeit. Ihren ersten Kontakt zum Arno Penzias Teleskop hatte sie während einer langen Nacht der Wissenschaften. Es dauerte nicht lange, bis sie dort eigene Messungen durchführte. Ihre Messergebnisse zum Wasserstoffspektrum der Milchstraße haben unter anderem Eingang in eine Jugend forscht Arbeit und in ihre Seminararbeit gefunden.
FAU Erlangen-Nürnberg / Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik (EVT)
Klimaneutralität oder sichere Stromversorgung? – Wie die Energiewende funktionieren kann
Fridays-for-Future und der Putins Überfall auf die Ukraine machten allen klar: die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern wie Öl, Gas und Kohle muss enden. Doch können Stromversorgung, Wärmeversorgung und der Mobilitätssektor auf klimaneutrale Technologien umgestellt werden, ohne Einschränkungen für Lebensstandard und Versorgungssicherheit hinnehmen zu müssen? Ist Wasserstoff die Lösung? Ein vorsichtiger Blick in die Zukunft macht klar, die Energiewende kann funktionieren – und sie muss funktionieren.
Zur Person
Prof. Karl leitet seit 2011 den Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der Universität Erlangen-Nürnberg am EnergieCampus Nürnberg (EnCN) und beschäftigte sich bereits zuvor an der TU München und an der TU Graz mit erneuerbaren Energien und dezentralen Energiesystemen. Im Jahr 2007 gründete er mit Kalifornischen und Münchner Investoren das Start-up Unternehmen agnion Inc. das Anfang 2012 von der Wirtschaftswoche und der Strategieberatung Roland Berger als eines der 30 erfolgversprechendsten Greentech-Startups Deutschlands bewertet wurde. Mit den FAU-Strompreisstudien 2015 und 2019 belegte er bundesweite Einsparungen von bislang etwa 70 Milliarden Euro durch die Energiewende.
LMU München
Auswirkungen der Stratosphäre auf Wetter und Klima am Erdboden
Die Stratosphäre ist die Atmosphärenschicht zwischen ca. 15-50 km Höhe und beheimatet die uns schützende Ozonschicht. Obwohl sie nur ca. 15% der Masse der Atmosphäre enthält, trägt sie einen nicht unerheblichen Teil zum Wetter- und Klimageschehen am Erdboden bei. In diesem Vortrag werde ich einen Überblick über den aktuellen Kenntnisstand zu diesen Auswirkungen der Stratosphäre auf Wetter und Klima am Erdboden geben und dabei v.a. auch auf neue Ergebnisse aus unserer eigenen Forschung eingehen.
Zur Person
Nach seinem Physikstudium an der Universität Leipzig arbeitete Thomas Birner als Doktorand am Institut für Physik der Atmosphäre am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen und promovierte 2003 an der LMU München.
Nach PostDoc – Aufenthalten an den Universitäten Reading (England) und Toronto (Kanada) war Thomas Birner Associate Professor an der Colorado State University USA. Seit 2008 ist er Professor für Theoretische Meteorologie an der LMU München
Zentrum für Telematik, Würzburg
Abenteuer Weltall mit Kleinstsatelliten erleben
Die schrecklichen Umstände in der Ukraine und im Iran haben uns gegenwärtig sehr bewusst gemacht, wie wichtig Satellitennetze für einen ungestörten Informationsfluss sind. Die in den letzten Jahren erst aufgebauten Kleinsatellitennetze in niedrigen Erdumlaufbahnen spielen hier eine wichtige Rolle für innovative Anwendungen in Erdbeobachtung und Telekommunikation, die in Zukunft auch unseren Alltag -ähnlich wie heute schon das Navi- prägen werden.
In der Wissenschaft liefern Sensornetze aus Kleinst-Satelliten auch für die Verbesserung von Klimavorhersagen Schlüsselinformation durch verteilte Beobachtungsprinzipien. Bei der gerade am ZfT in Würzburg realisierten „CloudCT“-Mission charakterisieren beispielsweise 10 kooperierende Kleinst-Satelliten durch Computertomographie-Methoden das Innere der Wolken und ermöglichen so verbesserte Klima-Prognosen. Es wird in weiteren Beispielen von gerade in Würzburg realisierten Satelliten das enorm breite Anwendungsspektrum von Kleinsatellitennetzen illustriert, das von der Quantenschlüsselverteilung für abhörsichere Kommunikation bis zur Verfolgung von Aschewolken nach Vulkanausbrüchen reicht.
Zur Person
Klaus Schilling war schon als Schüler an Wissenschaft interessiert und kam bei „Jugend forscht“ dreimal im Landeswettbewerb Bayern auf den 2. Platz, bevor er dann 1976 Bundessieger wurde. Nach dem Studium von Mathematik, Physik und Biologie war er in der Raumfahrtindustrie verantwortlich an der Realisierung interplanetarer Raumsonden (wie HUYGENS zum Saturn-Mond Titan, ROSETTA zur Erforschung der Kometen, Mars Rover MIDD) beteiligt. 2003 wurde er zum Ordinarius für Robotik und Telematik an der Universität Würzburg berufen. Parallel ist er Vorstand des unabhängigen Forschungsinstituts „Zentrum für Telematik“. Aktuelle Forschungsschwerpunkte betreffen Kleinst-Satelliten, sowie fortgeschrittene Automatisierungstechnik und Robotik. Sein Team baute 2005 den ersten deutschen Pico-Satelliten UWE-1 (im Deutschen Museum München ausgestellt). Seine Raumfahrtschwerpunkte liegen bei Formationen von Kleinst-Satelliten zur Erdbeobachtung und bei der Telekommunikation im „Internet of Space“.
Er war als Consulting Professor 2002-2006 an der Stanford University tätig, ist Mitglied in der International Academy of Astronautics (IAA) und erhielt zahlreiche internationale Preise, darunter 2012 den ERC Advanced Grant „NetSat“ , 2018 der ERC Synergy Grant „CloudCT“, 2021 die EugenSänger-Medaille der DGLR, 2023 die Frank-J.-Malina Medal der IAF verliehen. 2022 wurde er mit dem Bayerischen Verfassungsorden ausgezeichnet.
Die zweite Regionalkonferenz Schule MIT Wissenschaft in Bayern fand am 24. September 2024 in Nürnberg statt statt. Es konnten sich alle interessierten Lehrkräfte der Naturwissenschaften und Technik aus allen Teilen Bayerns bewerben.
Tagungsort der Regionalkonferenz Schule MIT Wissenschaft war der
EnergieCampus Nürnberg, Fürther Str. 250, 90429 Nürnberg.
Durch Anklicken der Überschriften öffnen und schließen Sie die jeweiligen Inhalte der Veranstaltung Schule MIT Wissenschaft für Bayern 2024.
Die Broschüre mit Veranstaltungsplan, Informationen zu allen Referenten und Abstracts aller Vorträge finden Sie als herunterladbare PDF-Datei.
Die Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft 2024 fand vom 08. bis 10. November in Saarbrücken als Hybridveranstaltung statt, bei der die neun Vorträge nicht nur in Saarbrücken genossen werden konnten, sondern zusätzlich als Live-Stream im Netz erlebbar waren.
Tagungsort der Bundeskonferenz Schule MIT Wissenschaft 2024 war:
Universität des Saarlandes
Campus, 66123 Saarbrücken
Die Unterbringung der Teilnehmerinnen und Teilnehmer erfolgte im:
Premier Inn Saarbrücken City Congresshalle Hotel
Hafenstrasse 49
66111 Saarbrücken.
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Vorträge
Workshops
Die Broschüre mit Veranstaltungsplan, Informationen zu allen Referenten und Zusammenfassungen aller Vorträge finden Sie als herunterladbare PDF-Datei hier.
Bilderalbum Schule MIT Wissenschaft Saarbrücken 2024 mit freundlicher Genehmigung der Referenten und Veranstaltungsteilnehmer
Die Veranstaltungsbroschüre mit Veranstaltungsplan, Informationen zu allen Referenten und Zusammenfassungen aller Vorträge finden Sie demnächst hier
Fakultät für Maschinenbau an der Hochschule Stralsund
Selbstgebauter Gitarrentuner
Eine Gitarre zu stimmen heißt, die Frequenz der angeschlagenen Saite mit einer Sollfrequenz zu vergleichen. Beispielsweise hat die A-Saite eine Sollfrequenz von 110 Hz und die g-Saite eine Sollfrequenz von 196 Hz. Am besten geschieht dieser Vergleich optisch, das heißt anhand einer Skala, die sowohl die Sollfrequenz als auch die gemessene Frequenz anzeigt. Auf diese Weise wird auch deutlich, ob die angeschlagene Saite zu hoch oder zu tief gestimmt ist.
Dieser Workshop führt in die moderne Messtechnik ein. Gemeinsam wird ein Gitarrenstimmgerät gebaut, das aus einem Schalldrucksensor, einem Eingabe-/Ausgabegerät (I/O-Karte) und einem PC besteht. Der Sensor gibt eine analoge Spannung als Funktion der Zeit aus. Wird eine Gitarrensaite angeschlagen, so ist diese Spannung periodisch und enthält gewissermaßen eine kodierte Information über die genaue Tonhöhe der Saite. Diese Information herauszulesen ist Aufgabe der sich anschließenden Signalverarbeitung. Hierzu muss im nächsten Schritt die gemessene Spannung zunächst in ein digitales Signal überführt werden. Diese Aufgabe erledigt die I/O-Karte mit Hilfe eines sogenannten Analog-Digital-Wandlers. Als nächstes erfolgt der Übergang vom Zeit- in den Frequenzbereich. Dieser Übergang gelingt mit Hilfe der mathematischen Operation der Fouriertransformation. Als Ergebnis entsteht das Frequenzspektrum. Das Spektrum eines typischen Gitarrentones enthält eine Anzahl markanter Peaks, die sich deutlich vom Untergrund abheben und sich an ganz bestimmten Frequenzpositionen befinden. Denjenigen Peak mit der kleinsten Frequenz bezeichnet man als erste Harmonische. Dies ist genau die zu bestimmende Frequenz der Gitarrensaite.
Die Teilnehmer lernen, wie in der modernen Messtechnik eine weitgehende Virtualisierung gelingt. Virtualisierung bedeutet, dass man die Bedienoberfläche auf dem Bildschirm eines PCs nachbildet und entsprechend auf ein hardwarebasiertes Anzeigeinstrument verzichtet. Den Teilnehmern wird außerdem gezeigt, wie die Signalverarbeitungs-Programmlogik im Prinzip vom Anwender selbst erstellt werden kann. Hierzu wird eine industrieübliche Messautomatisierungssoftware sowie eine professionelle I/O-Karte verwendet. Nach gewissen Modifikationen kann die Lösung auch auf einer einfachen Physical Computing Plattform wie dem Arduino ausgeführt werden und eignet sich so für den Klassenraum in der Schule.
Zu den Personen
Jan-Christian Kuhr ist seit 2016 an der Hochschule Stralsund und vertritt an der Fakultät für Maschinenbau die Fächer Physik und Messtechnik. Sein Forschungsinteresse gilt der elektrischen und optischen Messtechnik. Ergänzt wird dieses durch die Erprobung innova-tiver hochschuldidaktischer Methoden, insbesondere die Einführung von Distanzlaboren im Fach Regelungstechnik für Maschinenbauer. Ziel von Letzterem ist die Ergänzung der klassischen Hands-on Versuche durch orts- und zeitunabhängiges Arbeiten mit Hilfe von virtuellen Zwillingen.
Prof. Dr. rer. nat. Jan-Christian Kuhr studierte Physik an der Universität Kiel und ging nach einer zweijährigen Tätigkeit in der Mikroelektronik an die Universität Rostock, wo er auf dem Gebiet der Elek¬tronenstreuung und Elektronenmikroskopie promovierte. In Anschluss folgten Stationen in der Glasbeschichtungsindustrie sowie der IT-Branche.
Andreas Reinke ist fachpraktischer Mitarbeiter an der Hochschule Stralsund. Er absolvierte eine Ausbildung als Informationselektroniker, bevor er an der Hochschule Stralsund seinen Bachelorabschluss in Maschinenbau erlangte. Anschließend setzte er sein Studium an der Universität Rostock fort und schloss mit einem Master in Maschinenbau ab. Danach arbeitete er in Forschungsprojekten mit Schwerpunkt Brennverfahrensentwicklung von Großmotoren und anschließend als Projektingenieur bei den MV Werften in Stralsund, bevor er seine aktuelle Position als Laboringenieur für Mess- und Regelungstechnik übernahm.
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Erkunde die Welt mit den Sensoren deines Smartphones, Tablets oder Microcontrollers
Etwa 95% aller Jugendlichen bzw. jungen Lernenden besitzen Smartphones. Mit der freien App phyphox verwandeln sich diese – oder auch Tablets – in mobile Labore. Damit sind naturwissen-schaftliche Experimente losgelöst von Materialsammlungen und spezialisierten Werkzeugen möglich. Microcontroller erweitern noch einmal erheblich das Spektrum zugänglicher Phänomene.
Im Workshop werden einige Beispiele und Anregungen sowie Wege, das Potenzial zu erweitern, gezeigt und – soweit möglich – gemeinsam ausprobiert.
Bitte vorab phyphox installieren: phyphox
Der QR-Code führt ebenfalls zur Downloadseite von phyphox.
Zur Person
Jens Noritzsch diplomierte 1999 an der Universität Dortmund und forschte dort sowie an der Ruhr-Universität Bochum bis 2010 in der Phänomenologie der Hochenergiephysik. Von 2009 bis 2013 unterrichtete er zunächst Physik, dann auch Mathematik an nordrhein-westfälischen Gym-nasien. Von 2014 bis 2020 arbeitete er im Bildungsmarketing bei der Casio Europe GmbH und bildete unter anderem Lehrkräfte zum Technologieeinsatz fort. Seit April 2020 ist er Referent für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit für phyphox am II. Physikalischen Institut A der RWTH Aachen University.
¹ XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute
² XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute
Webbasiertes Arbeiten mit DNA-Sequenzen
Die Bioinformatik spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen Bereichen der Biologie und Medizin. Sie ermöglicht beispielsweise die Vorhersage von Proteinstrukturen, die Identifizierung von Genen und regulatorischen Elementen, die Analyse von evolutionären Beziehungen zwischen Arten, die Entdeckung neuer Medikamente und die personalisierte Medizin.
In diesem Workshop stehen molekularbiologische Genbanken und die Anwendung von bioinformatischen Programmen im Fokus. Im Rahmen einer Datenbankrecherche lernen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer, wie man Gensequenzen und andere Informationen über ein Gen, wie Funktion und Struktur, finden und extrahieren kann. Darauffolgend wird ein webbasiertes Programm vorgestellt, mit dem DNA-Sequenzen im Detail analysiert werden können. Beispielhaft dafür wird Plasmid-DNA auf Restriktionsschnittstellen untersucht, in silico geschnitten und die resultierenden DNA-Fragmente mittels einer virtuellen Agarosegel-Elektrophorese visualisiert.
Die in diesem Workshop vorgestellten Anwendungen können leicht in den Unterricht zu PCR, Restriktionsenzyme, Agarosegel-Elektrophorese und Proteinstruktur integriert werden – zur Demonstration oder als zusätzliche Lerneinheit. Voraussetzung dafür sind ein gut funktionierendes WLAN und geeignete Endgeräte wie Tablets, Laptops oder Smartphones.
Zur Person
Dr. Kristina Wiege ist Dozentin im XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute für Molekularbiologie und Immunologie. Sie bietet regelmäßig Fortbildungen zu aktuellen Methoden der Lebenswissenschaften wie z.B. zum Thema CRISPR/Cas an. Neben ihrer Dozentinnentätigkeit hat sie Artikel in den Zeitschriften Computer und Unterricht und der Abibox veröffentlicht und ist als Ausbilderin für Biologielaborantinnen und -laboranten im XLAB tätig.
Dr. Carsten Nowak arbeitet im XLAB als Dozent für Physik. Ein Schwerpunkt seiner Tätigkeit ist die Entwicklung von Experimenten zur Vermittlung physikalischer Grundlagen anhand moderner, alltagsrelevanter Systeme. Derzeit arbeitet er daran, aktuelle Entwicklungen der Quantentechnologie im XLAB experimentell erfahrbar zu machen. Dabei schätzt er den Wert von Simulationen zur Unterstützung von Lernprozessen.
