Tag 2: Dank Schiff-Experiment zum Spaß an Physik

Von Lea und Sophie

“Praxisnah”, “Interessant”, “Anschaulich” – und Physik? Passt das? Davon versuchten uns Professor Rudolf Mecke und Laboringenieur Peter Kußmann zu überzeugen. Am Dienstagvormittag führten wir zum Thema “Automatisierung durch Regelungstechnik” ein Experiment in einem der “Smart Automation”-Labore durch. Im Vergleich zu unseren bisherigen Erfahrungen in der Schule, wurde uns hier die Möglichkeit gegeben, uns nochmal ganz anders mit der Physik zu beschäftigen.

Das Experiment: Von Schiffen und dem Geldsparen

“Zeit ist Geld”, meinte Peter Kußmann und versuchte uns das eigentliche Problem bildlich darzustellen: Heutzutage werden immer häufiger Kräne für das Be- und Entladen eines Schiffes verwendet. Jedoch beeinflusst die Schwingdauer des Kranpendels die Anlegezeit und somit die entstehenden Kosten. In großen Unternehmen wird deshalb versucht, durch das Regeln der Schwingungsdauer, unnötige Kosten zu vermeiden.

  • Laboringenieur Peter Kußmann erklärt den Schülerinnen die Auswirkungen des Motors auf das Pendel. Foto: Movie meets Technology

So wurde uns durch einen vereinfachten Versuch vermittelt, wie ein solches Problem bewältigt werden kann. Dazu wurde die Zeit gemessen, die ein Pendel bis zum Ausschwingen benötigt. Zusätzlich wurden darauf Tischtennisbälle platziert, um die Container darzustellen. Da das Pendel sehr lange bis zum Stillstand benötigt und die Bälle, wie erwartet, herunterfielen, mussten wir eine Lösung finden.

Dafür wurde uns ein Programm gezeigt, bei dem die Schwingungen in verschiedenen Farben dargestellt werden. Durch das Eingeben verschiedener Zahlenwerte für die Schwungdämpfung, kann damit das Problem behoben werden. Nach vielen vergeblichen Versuchen fanden Annika und Alina eine passende Lösung. Diese probierten wir sofort aus und siehe da, es funktionierte. Mit dieser Methode sparen Unternehmen mehrere Millionen Euro.

Immer mit dabei: Fotoapparat und Videokamera

Während des Experiments machten wir Foto- und Videoaufnahmen und interviewten Laboringenieur Peter Kußmann und seinen Hilfswissenschaftler (HiWi) Henrik Dresselhaus. Wir stellten ihnen Fragen zum Verlauf und dem Studienfach “Smart Automation” selbst. Die Bearbeitung des Foto- und Videomaterials wurde uns dann nachmittags durch Sebastian und Robin, beides Masterstudenten der “Medien- und Spielekonzeption”, beigebracht.

Sowohl das Lösen des Problems als auch das Filmen und Bearbeiten bereiteten allen Teilnehmerinnen viel Freude. So hatte Lea das Gefühl, Teil eines richtigen Kamerateams zu sein, da sie bei Fotografie, Film und Ton mitgewirkt hat. “Ich war sehr konzentriert, während des Interviews, um möglichst gute Ergebnisse zu erzielen”, sagt sie. “Es war sehr interessant”, äußert sich Kim und Alina fügt lächelnd hinzu: “Ich bin der Physik etwas näher gekommen. Es hat Spaß gemacht.”

Quelle Beitragsbild: Movie meets Technology

Tag 2 – So verliefen die Experimente im Labor

Belebter Schlamm, bunte Flüssigkeiten und eine sterile Umgebung – am nächsten Tag der Forschungswoche standen für die Schülerinnen drei Experimente im Umwelttechniklabor auf dem Plan. Teilnehmerin Julia (Foto) erzählt von ihren Erfahrungen bei den einzelnen Versuchen.

Experiment 1: Tierchen im Schlamm

Am zweiten Forschungstag um 9 Uhr ging es in das uns schon bekannte Labor. Mithilfe von Frau Gerlach konnten wir Belebtschlamm mikroskopieren. Was auf den ersten Blick wie ein wildes Durcheinander schien, stellte sich als Lebensraum einer Vielzahl unterschiedlichster Mikroorganismen heraus, darunter zum Beispiel Wimperntierchen und Bärtierchen. Diese niedlichen Kleinstlebewesen schwommen mal eben vor deinem Auge vorbei. Diese Beobachtungen haben mir großen Spaß gemacht. Es stellte sich letztendlich heraus, dass es sich um einen gut funktionierenden Schlamm handelte.

  • Die Teilnehmerinnen schauen sich den belebten Schlamm im Mikroskop an.

Experiment 2: Temperatur in Kläranlagen

Sollte man Kläranlagen beheizen? Beim nächsten Versuch haben wir mit Prof. Dr. Heilmann ein Belüftungsbecken einer solchen Anlage nachempfunden, in dem aerobe Kleinstlebewesen organische Verunreinigungen des Abwassers abbauen. Danach haben wir beobachtet, was in Abhängigkeit von der Temperatur passiert. An zwei großen Gläsern mit braunem, unterschiedlich warmen Wasser haben wir in regelmäßigen Zeitabständen die Sauerstoffsättigung gemessen – aber erst nachdem die Sauerstoffzufuhr unterbunden war. Schlussfolgerung: Das Erwärmen der Flüssigkeit führt zur Beschleunigung der Atmung der Organismen, woraufhin der schneller abnehmende Sauerstoffanteil beim wärmeren Wasser deutet. Kläranlagen sollte man deshalb trotzdem nicht heizen, da der Energieaufwand dafür zu hoch ist. Wie es sich bei Biogasanlagen verhält könnt ihr im Video sehen.

  • Versuchsaufbau mit Klärschlamm.

Experiment 3: Daten im Vergleich

Das letzte Experiment sollte uns die Häufigkeit von Fehlern bei der Erhebung von Messdaten aufzeigen. Ich selbst durfte den Nitratgehalt von einer eingefärbten Teichprobe und der Standardlösung bestimmen und vergleichen. Auch wenn das genauere chemische Verständnis dabei manchmal noch gefehlt hat, waren die einzelnen Messungen sehr spannend. Die Werte wichen wirklich oft voneinander ab. Grund sind zum Beispiel ungenaues Arbeiten bei der Probenentnahme, dem Abmessen sowie unsaubere Behälter und Sonden. Ich hab währenddessen auch coole Fotos geschossen und durfte die Anmoderation für die dabei entstandenen Videos machen.

  • Ermittlung der Nitratwerte durch einfärben der Probe.

(Julia)

Tag 2 – Einblicke: Erste Schritte im Editing

Bilder bearbeiten, Videos schneiden und erstellen – diese Aufgaben aus dem Editing-Bereich, welche auch Bestandteile des Studiums der Medieninformatik (B.Sc.) und der Medien- und Spielekonzeption (M.A.) sind, hatten die Teilnehmerinnen der SelectMINT-Woche am zweiten Tag. Dabei machten sie ihre ersten Erfahrungen mit Photoshop, Premiere und After Effects. Franzi, Sophia und Chris berichten.

Photoshop: “Bilder Perfektionieren”

Nachdem wir die Experimente durchgeführt und das Mittagessen zu uns genommen hatten, durchforsteten wir die geschossenen Fotos und fesselnden Videos. Wir suchten nach den besten Bildern, während die Anderen fleißig die Filme schnitten. Zur Bearbeitung benutzten wir nach einer kurzen Einführung Photoshop.

Franzi: Ich selbst habe bereits während eines Praktikums mit Photoshop gearbeitet, jedoch designte ich dort mit Hilfe eines Tablets selbst. So habe ich hier einen Einblick in die Bearbeitung von richtigen Fotos bekommen. Von der Veränderung der Belichtung bis zur Farbanpassung konnten wir die Bilder perfektionieren. Mir hat es ziemlich Spaß gemacht, sich mit dem Programm auseinanderzusetzen.

Sophia: Mit Photoshop hatte ich noch keine Erfahrung. Deswegen entschied ich mich dafür, die Bilder zu bearbeiten und nicht die Filme zu schneiden. Anfangs fand ich es sehr verwirrend, da wir uns viele Dinge in kürzester Zeit merken mussten. Nach und nach hatte ich den Dreh aber raus, doch brauchte ich trotzdem noch länger als die Anderen, um die Bilder zu photoshopen. An sich fand ich es aber interessant und war stolz auf die Ergebnisse, die sogar veröffentlicht wurden.

  • Die Texte für den Blog werden von einer Teilnehmerin verfasst.

Premiere: DAS SPIEL MIT SCHNITT & BLENDEN

Chris: Ich schätze jeder hat schon einmal einen Film gesehen und gedacht “Wahnsinn, wie bekommen die das hin?”. So ging es mir auch. Zwar habe ich schon beim Schneiden zugesehen, aber eine wirkliche Idee, wie es wohl sein würde, entstand dabei nie. Die Einführung in das Programm (Adobe Premiere) dauerte durch die berühmten “technischen Schwierigkeiten” etwas länger, aber nachdem alles bereit stand, fing ich an, mich in die Welt der Videobearbeitung hineinzufinden.

Ich wusste, dass es Zeit braucht, und jetzt, da ich es ausprobieren durfte, kann ich nur sagen: Ja! Es braucht Zeit. Viel Zeit. Aber es macht eben auch genauso viel Spaß. Man spielt mit Schnitten, Blenden, Ton- und Videospuren und lernt, die Realität noch attraktiver zu gestalten. Das Programm an sich bot uns vielseitige Möglichkeiten und war übersichtlicher, als andere, die ich bereits bei Freunden gesehen hatte. Zumindest kann ich von mir behaupten, dass ich recht gut damit arbeiten konnte.

Was man allerdings dazusagen muss, ist, dass dir das Videomaterial irgendwann aus dem Hals hängt, weil du es immer und immer und – ja richtig – immer wieder ansehen musst, während du nach der perfekten Schnittstelle suchst, die oftmals zwischen einem Satzende und dem nächsten, flüssig übergleitenden “Und…” lag.

Es war schon sehr nervenraubend, wenn jemand weder Punkt noch Komma kannte. Dennoch haben wir das Beste aus dem uns zur Verfügung Stehenden gemacht. Schlussendlich entstand ein Video, das sich sehen lassen kann und auf das wir ziemlich stolz sind. Natürlich fehlt noch einiges, wenn man einen Kinofilm anstrebt, aber unser Interesse ist geweckt, wir hatten eine Menge Spaß und ich kann jedem nur empfehlen, sich mal am Schnitt zu versuchen – es lohnt sich.

After Effects: Stopmotionfilm erstellen

Franzi: Nach der Einführung in “Mobile Systeme” haben wir uns mit dem Zusammenbau eines Lego-Roboters auseinander gesetzt. Mithilfe von Anleitungen, die sehr an die von IKEA erinnern, haben wir los gebastelt. Den ganzen Prozess kann man unterschiedlich festhalten. Wir entschieden uns einen Stopmotionfilm zu machen. Das bedeutet, dass durch das Aneinanderreihen einzelner Bilder, eine Bewegung erzeugt wird.

Nachdem die Aufnahmen für uns gemacht wurden, haben wir am Nachmittag angefangen, die Sequenzen aneinander zu schneiden. Mühselig haben wir uns zu zweit durch das Programm geklickt. Gefühlte Ewigkeiten verbrachten wir damit, den gleichen Prozess für alle 60 Bilder zu wiederholen. Nach der genauen Überlegung, der perfekten Länge und mehrmaligem Rendern, wurden wir endlich fertig.

(Franzi, Sophia, Chris)