Wissenschaftsmessen bieten Studierenden die Möglichkeit, sich mit wissenschaftlichen Konzepten zu beschäftigen, die sie begeistern, und bei der Planung ihrer Projekte kreativ zu sein. Erfolgreiche Projekte beginnen oft mit einer Hypothese über die Wissenschaft hinter etwas, das Sie in Ihrem Alltag sehen, und ziehen mit innovativen Experimenten Schlussfolgerungen.
Grundschulprojekt: Frozen Candy
Manche Leute frieren ihre Schokoriegel ein, bevor sie sie essen, aber die meisten Leute möchten ihre Gummiwürmer nicht zuerst einfrieren. Die Untersuchung, wie sich unterschiedliche Materialien anfühlen und verhalten, wird als Materialwissenschaft bezeichnet. Materialwissenschaftler haben viele Aufgaben, z. B. dafür zu sorgen, dass Gebäude langlebig sind und bestimmten Wetterbedingungen standhalten.
Dieses Projekt verwendet einfache materialwissenschaftliche Techniken, um die Flexibilität von Süßigkeiten zu testen. Wenn Sie ein Material biegen können und es die Form behält, ist es „duktil“. Ein flexibles Bonbon verbiegt sich von selbst, während ein sprödes Bonbon nicht gebogen bleibt. Besorgen Sie sich jeweils sechs von drei Arten von Süßigkeiten. Packen Sie drei von jeder Süßigkeit aus und legen Sie sie für eine Stunde in den Gefrierschrank.
Die restlichen Bonbons auspacken. Nehmen Sie einen in beide Hände und beugen Sie ihn so langsam wie möglich, während Sie genau beobachten, was passiert. Biegen Sie es, bis es bricht oder vollständig in zwei Hälften gefaltet ist, wenn es nicht bricht.
Bewerten Sie jede Süßigkeit auf einer Skala von 1 bis 5. 1 ist ein sehr flexibles, weiches Bonbon, das sich von selbst biegt oder beim Biegen nicht seine eigene Form behält. 5 ist ein sehr sprödes Bonbon, das nicht gebogen bleibt, und wenn Sie es zu weit biegen, bricht es schnell in zwei Hälften.
Wiederholen Sie dies für jedes der drei zimmerwarmen Stücke aller drei Bonbons. Machen Sie dasselbe mit den gefrorenen Bonbons, aber nehmen Sie nicht alle auf einmal aus dem Gefrierschrank. Entferne eine, biege sie und bewerte sie und entferne dann die nächste Süßigkeit.
Berechnen Sie den Durchschnitt oder „Mittelwert“ für jeden Satz von drei Bonbons im Gefrierschrank und jeden Satz von drei Bonbons bei Raumtemperatur (siehe Ressourcen für Hilfe bei der Berechnung von Mittelwerten). Vergleichen Sie die Bonbons bei Raumtemperatur mit den gefrorenen und die verschiedenen Bonbons miteinander. Beachten Sie, ob bestimmte Bonbons flexibler und brüchiger waren und ob bestimmte Bonbons stärker vom Einfrieren betroffen waren. Überlegen Sie, was die Unterschiede bei den Bonbons verursacht hat.
Mittelschulprojekt: Halten Batterien länger, wenn sie in einem Kühlschrank aufbewahrt werden?
Viele Menschen lagern Einwegbatterien im Kühlschrank, um sie kühl und trocken zu halten. Andere behaupten, dass die Haushaltstemperaturen für Batterien kühl genug sind und dass das Vorhandensein von Lebensmitteln und Kondenswasser in einem Kühlschrank die Batterien durch Feuchtigkeit beschädigt. In diesem Experiment wird getestet, ob die Annahme, dass Batterien im Kühlschrank länger halten, wahr ist.
Besorgen Sie sich neun neue, unbenutzte AA-Alkali-Einwegbatterien derselben Marke. Bewahren Sie drei davon in einem luftdichten Behälter im Kühlschrank auf, um sie vor möglicher Feuchtigkeit zu schützen, und weitere drei in einem kleinen offenen Behälter auf demselben Kühlschrankregal wie die anderen Batterien. Bewahren Sie die restlichen drei in einem Schrank auf. Lassen Sie sie dort ein bis drei Monate.
Am Ende der Lagerzeit die Batterien zusammenstellen und darauf achten, die verschiedenen Gruppen nicht zu verwechseln. Warten Sie etwa eine Stunde, damit die gekühlten Batterien Raumtemperatur annehmen. Sie benötigen einen Batteriespannungstester mit digitaler Anzeige, den Sie für weniger als 10 Dollar erwerben können. Verwenden Sie den Tester, um das Spannungszahlergebnis für jede Batterie zu messen und aufzuzeichnen.
Berechnen Sie die mittlere Spannung für jede Batteriegruppe, die zusammen gelagert wurden (siehe Ressourcen für Hilfe). Vergleichen Sie die durchschnittlichen Spannungen jeder Batteriegruppe. Je höher die Spannung, desto mehr Lebensdauer hat eine Batterie. Haben die Ergebnisse gezeigt, ob die Lagerung im Kühlschrank die Lebensdauer der Batterien verlängert hat? Gab es einen Unterschied zwischen den beiden Gruppen, die im Kühlschrank aufbewahrt wurden?
High-School-Projekt: Sagen die Body-Mass-Indizes von Kindern ihre körperliche Fitness voraus?
Die steigende Zahl übergewichtiger Kinder macht oft Schlagzeilen. Die Gesundheitsbehörden sind besorgt über das Risiko einer schweren Erkrankung von übergewichtigen Kindern. Viele Organisationen haben Initiativen gestartet, um das Fitnessniveau von Kindern zu erhöhen, deren Body-Mass-Index (BMI) über dem 85. Perzentil ihres Alters liegt. Leider besteht kein Konsens darüber, welche Strategien, wenn überhaupt, effektiv waren oder ob Kinder mit hohem BMI körperlich weniger fit sind als Gleichaltrige. Dieses Projekt untersucht den Zusammenhang zwischen dem BMI von Kindern und ihrer kardiovaskulären Fitness.
Entwickeln Sie eine Hypothese, die vorhersagt, ob Kinder mit einem BMI über dem 85. Perzentil ein geringeres Fitnessniveau haben als Kinder mit einem BMI unter dem 85. Perzentil. Wählen Sie eine Gruppe von 15 bis 20 Jungen und 15 bis 20 Mädchen aus. Die Kinder sollten alle im Alter von zwei Jahren sein. Erhalten Sie Einverständniserklärungen, die von den Kindern und ihren Eltern oder Erziehungsberechtigten unterzeichnet wurden; Ihr Lehrer sollte Ihnen helfen können, ein geeignetes Formular zu erstellen.
Messen Sie die Größe und das Gewicht jedes Kindes. Sie können diese Daten in den Online-Rechner des BMI für Kinder im Abschnitt Ressourcen dieses Artikels eingeben, um den BMI jedes Kindes zu bestimmen. Messen Sie ihre Fitness mit dem Harvard Step Test. Testen Sie jeweils ein Kind und bitten Sie jedes Kind, am unteren Ende einer Treppe zu stehen und auf die Erster Schritt mit beiden Füßen und dann mit beiden Füßen zurück zum Boden, in einem „up-up-down-down“ Rhythmus. Lassen Sie das Kind dies vier Minuten lang 30 Mal pro Minute tun, oder kürzer, wenn es zu erschöpft ist, um fortzufahren. Benutze eine Stoppuhr und zähle laut ihre Schritte.
Lassen Sie das Kind nach dem Test sofort sitzen. Messen Sie ihre Herzfrequenz, indem Sie ihren Puls am Handgelenk fühlen und die Herzschläge 30 Sekunden lang zählen, und dann diese Zahl mit zwei multiplizieren. Warten Sie zwei Minuten und messen Sie die Herzfrequenz erneut. Ziehen Sie für jedes Kind seine Herzfrequenz zwei Minuten nach dem Ende des Harvard-Stufentests von seiner Herzfrequenz unmittelbar nach dem Test ab. Der Unterschied der Herzfrequenzen gibt an, wie schnell ihr Herz nach Anstrengung in die Ruhefrequenz zurückkehren kann. Je größer die Zahl, desto höher die Fitness des Kindes.
Erstellen Sie Liniendiagramme, die den BMI der Kinder und die Erholungsherzfrequenzwerte vergleichen. Betrachten Sie Ihre ursprüngliche Hypothese und ob die Ergebnisse sie unterstützen. Welche Schlussfolgerungen können Sie aus der Verwendung des BMI zur Messung von Fitness und Gesundheit bei Kindern ziehen?