Wetenschapsbeurzen bieden studenten de kans om zich te verdiepen in wetenschappelijke concepten die hen prikkelen, en om creatief te zijn bij het plannen van hun projecten. Succesvolle projecten beginnen vaak met een hypothese over de wetenschap achter iets dat je in je dagelijks leven ziet, en gebruiken innovatieve experimenten om conclusies te trekken.
Basisschoolproject: Frozen Candy
Sommige mensen bevriezen hun chocoladerepen voordat ze ze opeten, maar de meeste mensen zouden hun gummywormen niet eerst willen invriezen. De studie van hoe verschillende materialen voelen en zich gedragen, wordt materiaalwetenschap genoemd. Materiaalwetenschappers hebben veel taken, zoals ervoor zorgen dat gebouwen lang meegaan en bepaalde weersomstandigheden kunnen weerstaan.
Dit project maakt gebruik van eenvoudige materiaalwetenschappelijke technieken om de flexibiliteit van snoep te testen. Wanneer je een materiaal kunt buigen en het zijn vorm behoudt, is het "ductiel". Een flexibel snoepje buigt vanzelf, terwijl een bros snoepje niet gebogen blijft. Verkrijg zes van elk van de drie soorten snoep. Pak drie van elk snoepje uit en plaats ze een uur in de vriezer.
Pak de resterende snoepjes uit. Neem er een in beide handen en buig het zo langzaam mogelijk, terwijl je goed kijkt om te zien wat er gebeurt. Buig het totdat het breekt, of volledig in tweeën gevouwen als het niet zal breken.
Beoordeel elk snoepje op een schaal van 1 tot 5. 1 is een zeer flexibel, zacht snoepje dat uit zichzelf buigt of niet zijn eigen vorm behoudt wanneer het wordt gebogen. 5 is een zeer broos snoepje dat niet gebogen blijft, en als je het te ver buigt, breekt het snel doormidden.
Herhaal dit voor elk van de drie stukjes op kamertemperatuur van alle drie de snoepjes. Doe hetzelfde voor de bevroren snoepjes, maar haal ze niet allemaal tegelijk uit de vriezer. Verwijder er een, buig het en beoordeel het, en verwijder dan het volgende snoepje.
Bereken de gemiddelde of "gemiddelde waarde" voor elke set van drie snoepjes in de vriezer en elke set van drie snoepjes bij kamertemperatuur (zie bronnen voor hulp bij het berekenen van gemiddelde waarden). Vergelijk de snoepjes op kamertemperatuur met de bevroren en de verschillende snoepjes met elkaar. Merk op of bepaalde snoepjes flexibeler en brosser waren en of bepaalde snoepjes meer last hadden van het invriezen. Overweeg wat de verschillen in de snoepjes veroorzaakte.
Middelbare schoolproject: gaan batterijen langer mee als ze in een koelkast worden bewaard?
Veel mensen bewaren wegwerpbatterijen in de koelkast om ze koel en droog te houden. Anderen beweren dat de temperatuur in huis koel genoeg is voor batterijen, en dat de aanwezigheid van voedsel en condensatie in een koelkast de batterijen zal beschadigen door vocht. Dit experiment test of er enige waarheid is in de overtuiging dat batterijen langer meegaan in de koelkast.
Koop negen nieuwe, ongebruikte AA-alkalinebatterijen voor eenmalig gebruik van hetzelfde merk. Bewaar er drie in een luchtdichte verpakking in de koelkast om ze te beschermen tegen mogelijk vocht, en nog eens drie in een kleine open bak op hetzelfde koelkastrek als de andere batterijen. Bewaar de overige drie in een kast. Laat ze daar een tot drie maanden.
Verzamel aan het einde van de opslagperiode de batterijen en zorg ervoor dat u de verschillende groepen niet door elkaar haalt. Wacht ongeveer een uur om de gekoelde batterijen op kamertemperatuur te laten komen. Je hebt een batterijspanningstester nodig met een digitaal display, die je voor minder dan 10 dollar kunt kopen. Gebruik de tester om het resultaat van het spanningsgetal voor elke batterij te meten en vast te leggen.
Bereken de gemiddelde spanning voor elke groep batterijen die samen zijn opgeslagen (zie bronnen voor hulp). Vergelijk de gemiddelde spanningen van elke groep batterijen. Hoe hoger de spanning, hoe langer de batterij meegaat. Geven de resultaten aan of het bewaren in de koelkast de levensduur van de batterijen verlengde? Was er een verschil tussen de twee groepen die in de koelkast werden bewaard?
Middelbare schoolproject: voorspellen de body mass-indexen van kinderen hun fysieke fitheid?
Het toenemende aantal kinderen met overgewicht haalt vaak het nieuws. Gezondheidsautoriteiten maken zich zorgen over het risico op ernstige ziekten bij kinderen met overgewicht. Veel organisaties hebben initiatieven gelanceerd om het fitnessniveau van kinderen met een Body Mass Index (BMI) boven het 85e percentiel voor hun leeftijd te verhogen. Helaas is er geen consensus over welke strategieën eventueel effectief zijn geweest, of zelfs of kinderen met een hoge BMI fysiek minder fit zijn dan hun leeftijdsgenoten. Dit project onderzoekt het verband tussen de BMI van kinderen en hun cardiovasculaire conditie.
Ontwikkel een hypothese die voorspelt of kinderen met een BMI boven het 85e percentiel een lagere fitheid zullen hebben dan kinderen met een BMI onder het 85e percentiel. Selecteer een groep van 15 tot 20 jongens en 15 tot 20 meisjes. De kinderen moeten allemaal binnen een leeftijdsbereik van twee jaar zijn. Verkrijg toestemmingsformulieren die zijn ondertekend door de kinderen en hun ouders of voogden; je leraar zou je moeten kunnen helpen bij het maken van een geschikt formulier.
Meet de lengte en het gewicht van elk kind. U kunt deze gegevens invoeren in de online BMI-calculator voor kinderen in het gedeelte Bronnen van dit artikel om de BMI van elk kind te bepalen. Meet hun conditie met behulp van de Harvard Step Test. Test één kind tegelijk, vraag elk kind om onderaan een trap te gaan staan en op de trap te gaan staan eerste stap met beide voeten en dan terug naar de grond met beide voeten, in een "up-up-down-down" ritme. Laat het kind dit gedurende vier minuten 30 keer per minuut doen, of korter als het te uitgeput raakt om door te gaan. Gebruik een stopwatch en tel hun stappen hardop.
Laat het kind na de test meteen gaan zitten. Meet hun hartslag door hun polsslag te voelen en de hartslagen gedurende 30 seconden te tellen, en dat aantal vervolgens met twee te vermenigvuldigen. Wacht twee minuten en meet hun hartslag opnieuw. Trek voor elk kind hun hartslag twee minuten na het einde van de Harvard Step Test af van hun hartslag onmiddellijk na de test. Het verschil in hartslag geeft aan hoe snel hun hart na inspanning weer in rust kan komen. Hoe groter het getal, hoe hoger het fitnessniveau van het kind.
Maak lijngrafieken waarin de BMI's van de kinderen en de herstelhartslagcijfers worden vergeleken. Overweeg uw initiële hypothese en of de resultaten deze ondersteunen. Welke conclusies kun je trekken over het gebruik van BMI om fitheid en gezondheid bij kinderen te meten?
