Erster Platz beim Regionalwettbewerb Jugend Forscht für Lukas Schnellbacher und Ferdinand Schäffter

jufo2021 l.schnellbacher links f.schaeffter rechtsDie Idee kam bei einer Zugfahrt nach Heidelberg zu einem Treffen des „Life Science Labs“ des Krebsforschungszentrums: Sollte es nicht möglich sein, mit Hilfe eines relativ einfachen Equipments (Laptop, Lautsprecher, Mikrophone) aus der Analyse des Echos eines einzigen Tons die Geometrie eines ganzen Raums zu rekonstruieren, also ein dreidimensionales Abbild zu erhalten?

Lukas Schnellbacher (Foto links, Vielbrunn) und Ferdinand Schäffter (Foto rechts, Michelstadt) besuchen die Jahrgangsstufe Q4 des Gymnasiums Michelstadt und werden in diesem Frühjahr ihr Abitur ablegen. Seit mehreren Jahren sind sie zudem beim Life Science Lab in Heidelberg aktiv. Diese Institution gibt Jugendlichen die Möglichkeit, besondere Interessensschwerpunkte durch die Unterstützung von Forschenden und von Studierenden in freier Arbeit oder in Seminaren zusammen mit Gleichgesinnten zu vertiefen. Über die Jahre hat sich eine enge Kooperation der Heidelberger Institution mit den Bereichen Begabtenförderung und MINT-Schwerpunkt des Michelstädter Gymnasiums etabliert, von der die beiden nun profitierten. Denn Unterstützung für Ihre Idee während der Zugfahrt fanden sie über die Robotik-AG und die Jugend-Forscht-AG problemlos.

„Die Echoortung von Delfinen und Fledermäusen wurde bereits als technische Anwendung in Form des Sonars in die Schifffahrt und als Ultraschallsensorik in viele andere Anwendungsbereiche übertragen. Ziel unseres Projektes war es, ein Sensorsystem zu entwickeln, das einen unbekannten Raum lediglich aus dem Echo eines Tons mit relativ einfachen technischen Mitteln erschließen kann,“ berichten die beiden Jungforscher. Als besondere Herausforderung erwies sich dabei die zuverlässige Analyse des Echos: Wie verhält sich Schall an Ecken und Kanten und wie beeinflussen Oberflächen die Reflektion? Zur Analyse entwickelten die beiden gleich zwei mathematische Methoden, die sie verglichen und optimierten, um Rauschen und Messungenauigkeiten zu minimieren. Die dabei verwendeten mathematischen Algorithmen gehen weit über den in der Schule vermittelten Stoff hinaus, wie in der Laudatio der Jury hervorgehoben wurde. Es handle sich um eine in hohem Maße interdisziplinäre Arbeit, die Mathematik, Informatik und Physik überspanne.

Der gesamte Regionalwettbewerb Rhein-Main-West konnte natürlich in diesem Jahr nicht wie geplant in Frankfurt stattfinden, sondern nur als Online-Veranstaltung. Der Spannung bei der Siegerehrung tat dies jedoch, wie die beiden Gymnasiasten berichteten, keinen Abbruch. Sie fieberten dem Ergebnis entgegen bis schließlich feststand: Der erste Platz im Fachbereich Physik und zusätzlich der Sonderpreis „Hören, Akustik und Lärm“ geht in diesem Jahr nach Michelstadt.

Damit qualifizierten sich die Jungforscher für den Landesentscheid, der am 31. März und am 1. April stattfinden wird – natürlich wieder online. Bis dahin wollen die beiden ihre Methode noch weiter optimieren. Wertvolle Tipps dafür erhielten sie schon von der Jury – und das Gymnasium Michelstadt drückt fest die Daumen für ein erfolgreiches Abschneiden.


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