• Facharbeiten

Im Fach Physik werden jedes Schuljahr zahlreiche Facharbeiten geschrieben, denn hierzu bieten sich vielfältige Möglichkeiten. Geeignete Themen findet man in allen Gebieten der Physik. Dabei besteht sowohl die Möglichkeit, einen physikalisch-technischen Sachverhalt theoretisch zu behandeln, als auch die Mäglichkeit, ihn experimentell zu untersuchen.

Die vergangenen Schuljahre haben gezeigt, dass insbesondere durch die Zusammenarbeit mit außerschulischen Einrichtungen (z. B. Firmen oder der Universität Siegen) interessante Facharbeitsthemen zustande kamen.

In Physik kann man in der 11.2 sowohl im Grundkurs als auch im Leistungskurs eine Facharbeit schreiben. Die Note der Facharbeit wird dann als schriftliche Quartalsnote gewertet.

Bewertungskriterien für Facharbeiten_2014

VDI- und IHK-Oberstufenpreis

Facharbeiten mit herausragenden Leistungen, also der Note “sehr gut”, können am VDI-IHK-Oberstufenpreis teilnehmen. Hierbei gibt es sehr attraktive Sachpreise für die Schüler und ebenfalls für die Schule zu gewinnen. Eine Auszeichnung des VDI und der IHK gelten als Referenzen für spätere Bewerbungen.
Schüler unseres Gymnasiums nehmen regelmäßig an diesen Wettbewerben teil und waren dabei sehr erfolgreich.

Themenübersicht der Facharbeiten der letzten Jahre

Schuljahr 2015/2016

  • Windkraft und ihre praktische Nutzung – mit Versuchen
  • Teslaspule: Experiment und Funktionsweise
  • Bau eines Zugfestigkeitsprüfers – mit Versuchen zur Zugfestigkeit von Kupfer
  • Lotuseffekt und Nanobeschichtung
  • Pressure Swing Adsorption – Allgemeine Sachverhalte und Prüfungsverfahren

Schuljahr 2014/2015

  • Planung einer Materialabdrückanlage
  • Nutzbarkeit von Smartphones im Physikunterricht
  • Welle-Teilchen-Dualismus, Verhalten von Licht
  • Bau und Optimierung eines Gleichspannungsnetzteils
  • Spektralanalyse (ohne Spektrometer)
  • Analyse und Optimierung des Op-Hardt Touchlessspenders
  • Wirtschaftlichkeit und Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen
  • Der dynamische Auftrieb bei Flugzeugen

Schuljahr 2013/2014

  • Aufbau einer Lautsprecherbox – Messung und Interpretation der Thiele-Small-Parameter –
  • Kleinwindanlagen – Technische und physikalische Besonderheiten –
  • Röntgenbeugung – Messungen mit dem Laue- und Debye-Scherrer-Verfahren
  • Der Stirlingmotor – seine Zukunftsperspektiven und die Funktionsweise eines Eigenbaus – (2. Platz beim IHK-Oberstufenpreis 2014)
  • Sensoren in Smartphone – Funktionsprinzipien von Lage-, Magnetfeld- und Beschleunigungssensoren und den Einsatz der App „Sensor Kinetics (Gyroscope Sensor, Accelerometer Sensor und Magnetometer)“-
  • LightEmittingDiodes (LED) – Funktionsweise und Verhalten einer LED bei Erwärmung und in Abhängigkeit der Spannungsversorgung –
  • Außenballistik bei jagdlichen Büchsen – mit dem besonderen Augenmerk auf dem Unterschied verschiedener Flugkurven unter der Benutzung verschiedener Visiereinrichtungen –
  • Die Cyberknife – die physikalisch-technischen Funktionsweise dieses Hightechbestrahlers –
  • Eigenbau einer Coilgun als Linearbeschleuniger ferromagnetischer Massen – Anwendungsmöglichkeiten in zukünftigen Transporttechnologien – (3. Platz beim IHK-Oberstufenpreis 2014)

Schuljahr 2012/2013

  • Leistungsoptimierung bei kleinen Zweitakt-Motoren – Viel Leistung aus wenig Hubraum
  • Tonabnehmer
  • Wie funktioniert der Bedini-Motor?
  • Verfahren zur Bestimmung der Gravitationskonstanten

Schuljahr 2011/2012

  • Elektromagnetische Wirkung im Schütz und Verwendung an Drehstrommotoren
  • Möglichkeiten der Signalübertragung durch Infrarotstrahlung – Funktionsweise der Infrarot-Fernbedienung
  • Zentrale und dezentrale Energiegewinnung unter Berücksichtigung des Desertec-Projekts
  • Techniken der Ladedruckerhöhung bei Rennmotoren – der Turbolader –
  • Geschwindigkeitsmessung mit Hilfe von Ultraschall
  • Der Bumerang – seine physikalischen Grundlagen –
  • Tonerzeugung in der Trompete – Vergleich zwischen Theorie und Praxis mit Hilfe einer Fourier-Analyse –
  • Die Funktionsweise der Ultraschallprüfung in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP)
  • Die Überarbeitung von Zylindern sowie deren Auswirkungen auf die Leistungscharateristik beim 2-Takt Motor
  • Hydraulische Rettungsgeräte der Feuerwehr Lippe
  • Der Fußballschuss und die dabei auftretenden Rotationseffekte
  • Kernfusion mit Wasserstoff – Eine sinnvolle Alternative zur fossilen Energieerzeugung?
  • Pneumatik – Untersuchungen am Versuch eines pneumatischen Zylinders
  • Beeinflussung der Ballflugkurve beim Volleyballaufschlag durch Rotation unter Berücksichtigung der “Magnuskraft”
  • Schwarze Löcher: ihre Entstehung und Ortung
  • Elektromagnetische Induktion am Beispiel einer Fallröhre und ihre allgemeine Anwendung
  • Die Railgun als Beschleunigungssystem

Schuljahr 2010/2011

  • Die Technik der Rekuperation – Rückgewinnung der Bremsenergie im Fahrzeug
  • Sensortechnik in der Landwirtschaft
  • Der Stirlingmotor: seine thermodynamische Funktionsweise und Eigenschaften
  • Analyse von Bewegungsabläufen im Extremsport am Beispiel des Fahrrad-Backflips
  • Nutzung von Infrarotstrahlung als technische Innovation
  • Der Kugelhaufenreaktor – der Reaktorunfall in Fukushima
  • Vergleich zwischen unterschiedlichen Antriebsarten von Kraftfahrzeugen
  • Sicherung von Gebäuden gegen Erdbeben
  • Geothermie als alternative Energiequelle? – ein Vergleich mit Gas und Öl

Schuljahr 2009/2010

  • Schwarze Löcher – Energiegewinnung durch Hawking-Strahlung
  • Solarenergie und Windenergie im Vergleich
  • Eine Gegenüberstellung von LASER- und Gasschweißverfahren:
  • Vergleichende Analyse von LASER- und Gasschweißnähten an einem Edelstahlblock
  • Der Magnetfeldsensor AFF755: Magnetfeldmessungen auf Grundlage des anisotropen magnetoresistiven Effektes
  • Der Turbolader: Seine häufigsten Schäden und deren Ursachen
  • Das Setup eines Formel-1-Wagens: Auswirkungen von Flügel- und Bodenfreiheitsänderungen auf die Rundenzeite
  • Die Eigenschaften eines FPGAs und seine Anwendung im Digital-Analog-Wandler: Vergleich eines Delta-Sigma-Verfahrens mit einer Pulsbreitenmodulation als FPGA-Konfiguration
  • Funk-Brandmeldertechnik: Chancen und Risiken am praktischen Beispiel eines Testsystems unter Berücksichtigung von Signalstörungen

Schuljahr 2008/2009

  • Die Reibung: Schmutzabweisende und selbstreinigende Fensterglasoberflächen
  • Gitarreneffektgeräte: Möglichkeiten und Grenzen von Bodeneffektgeräten
  • Die Schaumstoffkonturen-Schneidemaschine “OFS-HE3”: Der Aspekt der Kühlung des Bandmesser am Beispiel eines Wirbelrohrs (1. Platz beim VDI-Schülerpreis und 2. Platz beim IHK-Oberstufenpreis 2009)
  • Das Prinzip Fliegen: ein Vergleich technischer und natürlicher Prinzipien
  • Detektoren des LHC und ihre Funktionsweise: der ATLAS-Detektor (A Toroidal Large Hadron Collider ApparaturS)
  • Die Besonderheiten der Gravitation: Die Lagrange-Punkte des Dreikörpersystems “Sonne-Erde-Raumsonde”
  • Die Funktionsweise eines USB-Sticks: die Bedeutung der Flash-Speichertechnologie
  • Sparsame Verbrennungsmotoren: Die TFSI-Technologie von Audi im Vergleich zu anderen Einspritztechniken
  • Gegenüberstellung von Kühlsystemen für Mikroprozessoren
  • Schutztechnik in der elektrischen Energieverteilung: die Funktionsweise des Leitungsschutzschalters
  • Die Entwicklung von Windkraftanlagen: eine moderne Pitch-Regelung
  • Experimentelle Auswertung von Experimenten am CERN
  • Einsteins Relativitätstheorie: Erläuterung des Zwillingsparadoxons
  • Speicherung der elektrischen Energie bei Elektroautos: Gegenüberstellung von Wasserstoffspeicher und elektrischem Akku
  • Ein Perpetuum-Mobile (ein Ding der Unmöglichkeit)
  • Das W-LAN: Betrachtungen der zugehörigen Antennentechnik
  • Vergleich unterschiedlicher Verfahren zur Bestimmung von Atomgrößen
  • Geschichte und Entwicklung der Fahrwerkstechnik im Automobilbereich – ein Vergleich unterschiedlicher Radaufhängungen

Schuljahr 2007/2008

  • Die Aerodynamik bei einem Formel-1-Wagen
  • Ein Vergleich zwischen der neuen Blue-ray-disc und der herkömmlichen DVD

Schuljahr 2006/2007

  • Das Kurvenverhalten eines Autos mit Unterstützung des technischen Helfers ESP
  • Sonneneruptionen und ihre Auswirkungen auf die Erde
  • Radioaktivität im Alltag: Atomkraftwerke und ihre Funktion
  • Der Hybridantrieb – die Rolle des Planetengetriebes im seriell-parallelen Hybridsystem
  • Kraft-Wärme-Kopplung am Beispiel ‘Blockheizkraftwerk’
  • Anwendung und Funktionsweise des Radarverfahrens
  • Die Technik eines Gitarrenverstärkers
  • Röntgenstrahlen am Beispiel eines Computertomographen
  • Funktionsweise von Solarzellen und Leuchtdioden als Anwendung des inneren Photoeffekts am p-n-Übergang
  • Einführung in die Urknalltheorie
  • Die SRTM-Mission, mit Schwerpunkt auf dem Synthetic Aperture Radar System
  • Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
  • Die Physik der Querflöte – Analyse des Frequenzspektrums (3. Platz beim VDI-Schülerpreis 2007)
  • Mikrowellenabsorption am Beispiel der Energieübertragung bei einer Mikrowelle

Schuljahr 2005/2006

  • Funktionsweise verschiedener Bauteile anhand eines Graphiktabletts
  • Die Relativitätstheorie in ihrer schulischen Anwendung
  • Eigenbau eines Gaslasers (Stickstoff-Neon)
  • Die Dampflok
  • Die physikgeschichtliche Leistung von Nikola Tesla
  • Elektromagnetischer Puls bei Kernwaffen und Blitzen im Vergleich
  • Mikrophonierung am Beispiel des Schlagzeugs
  • Optische und magnetische Speichermedien – Historische Entwicklung und Vergleich
  • Industrieroboter in der automatisierten Fertigung
  • Hybridmotoren und diese im Vergleich zu Ottomotoren
  • Grundlagen der Pneumatik am Beispiel von Druckluft(brems)anlagen
  • Der Raketenantrieb veranschaulicht am Beispiel eines Rückstoßexperiments

Schuljahr 2004/2005

  • Die Brennstoffzelle
  • Das Prinzip Fliegen – der Auftrieb (1. Platz beim VDI-Schülerpreis 2005)
  • Robotertechnologie- Grundfunktionen verdeutlicht am Beispiel eines selbstgebauten Modells (4. Platz beim VDI-Schülerpreis 2005)
  • Leistungsvergleich von Motoren und ihre Wirkungsgrade
  • Selected Physical and Medical Applications of Nanotechnology
  • Evolution der Sterne
  • Vergleich von 2- und 4-Takt-Ottomotoren unter Einbeziehung von Umweltaspekten
  • Emissions- und Verbrauchsoptimierung bei PKW-Verbrennungsmotoren
  • Schwarze Löcher – Wirkung auf Strahlung, die Materie und die Zeit
  • Öl- und Partikeltrennung von Kühlwasserkreisläufen in der Metallindustrie eines Projektes in Südafrika
  • Mit Solarenergie betriebene Fahrzeuge unter Berücksichtigung ihrer Nutzung in der Zukunft
  • Der Dieselmotor: Die Entwicklung vom Urmodel Rudolph Diesels bis zum modernen Hochleistungsaggregat

Schuljahr 2003/2004

  • Ultraschallreflexion zur Geschwindigkeitsmessung mit Hilfe des Dopplereffektes am Beispiel eines selbst gebauten Radarpistolenmodells
  • Vortrieb beim Segeln durch Druckunterschiede
  • Hawking-Strahlung – eine neue Theorie über Schwarze Löcher
  • Einsteins spezielle Relativitätstheorie veranschaulicht an Beispielen
  • Digitaler Fernsehempfang über Satellit in Deutschland
  • Messung von mechanischen Kräften mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen
  • Grundlagen zum Aufbau und zur Funktionsweise von elektrodynamischen Lautsprechern
  • Motorentechnik bei PKWs
  • Eigenschaften von Mikrowellen – Messungen mit dem LH-Experimentiersatz
  • Das Funktionsprinzip eines Generators anhand eines eigenen Modells erklärt – Anwendungen verschiedener Generatortypen
  • Photovoltaik – eigene Messungen an herkömmlichen Solarzellen
  • Digitalelektronik am Beispiel des Logikmoduls LOGO der Firma Siemens
  • Tonabnehmersysteme am Beispiel einer elektrischen Gitarre – Messungen am eigenen Modell (2. Platz beim VDI-Schülerpreis 2004)

Schuljahr 2002/2003

  • Der Rutherfordsche Streuversuch
  • Aufzeichnung von Teilchenbahnen mit Hilfe eines Strohdetektors am Beispiel kosmischer Myonen
  • Untersuchung des Wirkungsgrades einer Wasserstoff-Brennstoffzelle – Einsatzmöglichkeiten im Automobilbereich
  • Elektrosmog – Untersuchung zur Elektrosmogbelastung im Alltag am Beispiel von Computermonitoren
  • Untersuchung zur Wirkungsweise eines pyrotechnischen Aktors zur Auslösung des Überrollbügelschutzsystems mit Hilfe eines piezoelektrischen Kraftmessers (2. Platz beim VDI-Schülerpreis 2003)

Schuljahr 2001/2002

  • Die Sonne als natürlicher Kernfusionsreaktor – Sonnenbeobachtungen an der Uni Siegen
  • Zeitmessung mit Atomuhren
  • Die Radioastronomie als Einblick in das Weltall
  • Einführung in die Astronomie – das Werk von Edwin Powell Hubble und das Hubble-Space-Telescope
  • Der Teilchenbeschleuniger
  • Der piezoelektrische Effekt
  • Transportsysteme der Raumfahrt
  • Windkraftanlagen – eine Untersuchung ihrer technischen und wirtschaftlichen Aspekte
  • Der Laser
  • Thomas Alva Edison – sein Leben und Wirken mit den Auswirkungen auf die Gesellschaft
  • Karl Ferdinand Braun – die Braunsche Röhre
  • Photovoltaik – Funktionsweise und Zukunftschancen

Schuljahr 2000/2001

  • Die Braun’sche Röhre und ihre Anwendung beim Fernseher
  • Das Transmissionselektronenmikroskop
  • Magnetschwebebahn – Vergleich: Deutschland und Japan
  • Versuche zur Radioaktivität – Strahlungsarten und ihre Eigenschaften, Strahlenschutz
  • Der Schwingkreis am Beispiel eines UKW-Senders – die Geschichte des Funks
  • Die elektromagnetische Induktion am Beispiel der Wirbelstrombremse
  • Die elektromagnetische Induktion am Beispiel des Tonabnehmers einer Gitarre
  • Die elektromagnetische Induktion am Beispiel einer Festplatte
  • Historische Betrachtungen zum Geiger-Müller-Zählrohr
  • Eigenbau eines Teslatransformators – sein Funktionsprinzip und eigene Versuche
  • Die Teslaspule – Eigenbau und Erstellung eines zugehörigen Berechnungsprogramms