Naturwissenschaftlich-Technologisches und Wirtschaftswissenschaftliches Gymnasium

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Aktivitäten der Fachschaft Physik

Eine der zentralen Aufgaben des Physikunterrichts besteht darin, bei unseren Schülerinnen und Schülern die Freude an Naturphänomenen und die Neugier auf Erklärungen dieser Naturerscheinungen aufzugreifen und ein dauerhaftes Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen zu entwickeln. Unsere Physikfachschaft hat längst erkannt, dass hierfür neben dem traditionellen Unterricht auch neue Wege einzuschlagen sind. Schülerorientierte Projekte, in denen unsere Schülerinnen und Schüler in Zusammenarbeit mit Hochschule und Wirtschaft Physik erleben und begreifen können, sind daher ein zentraler Baustein im pädagogischen Konzept unseres Physiker-Teams. Unsere zwei herausragenden Projekte im Schuljahr 2012/13 waren der Bau eines Schulzyklotrons unter Leitung von Herrn StD Wolf und das von Herrn StR Leibing betreute Projekt „Himmelssstürmer.

 

COLUMBUS – ein Schul- und Lehrzyklotron

An der Hochschule Coburg lernen Schüler des Gymnasiums Ernestinum wie man einen Teilchenbeschleuniger baut. Für das Projekt erhielt die Gruppe kürzlich den ersten Preis beim Innovation Award 2012 der Schaeffler FAG Stiftung in Schweinfurt.

COLUMBUS, so heißt das Zyklotron, das zurzeit im Labor für Dünnschichttechnik der Hochschule Coburg entsteht. Seit gut 15 Monaten basteln Schüler des Coburger Gymnasiums Ernestinum an diesem Projekt.

Mit Unterstützung der beiden Professoren Dr. Martin Prechtl, Fakultät Maschinenbau und Automobiltechnik und Dr. Jochen Jirmann, Fakultät Elektrotechnik/Informatik, sowie den Laboringenieuren Rainer Ehrlicher und Andreas Michael Geißler versuchen sie einen Teilchenbeschleuniger zu bauen, wie er häufig auch in der Medizintechnik verwendet wird. Studiendirektor Christian Wolf leitet das Projekt am Ernestinum: „Ohne die Hochschule wären wir heute nicht, wo wir jetzt sind“, sagt er. „Sogar ich habe noch etwas Neues lernen können.“

Elektromagnet, Vakuumkammer, Beschleunigungssystem und Ionenquelle sind die Hauptbestandteile des Zyklotrons.


Die Schüler haben sich dabei an der Originalarbeit des Physikers Ernest Lawrence orientiert. Mithilfe des Zyklotrons sollen Protonen auf ca. 20 keV beschleunigt werden. Neben Technik und Physik geht es aber noch um Einiges mehr. Gemeinsam mit Projektleiter Wolf muss auch die Finanzierung des Projekts organisiert werden. Doch COLUMBUS hat mittlerweile einige Unterstützer gewonnen. Das Forschungszentrum Jülich hat beispielsweise den 430 Kilogramm schweren Magneten zur Verfügung gestellt.

Weitere Sponsoren sind die Firma VACOM, die Pfeiffer Vacuum GmbH, die Hochschule Coburg, Kaeser Kompressoren, Wagner Mess- und Regeltechnik, EuropTec, der Verein Freunde und Förderer des Gymnasiums Ernestinum Coburg, der Rotary Club Coburg und die Schaeffler FAG Stiftung.

 

 

Projekt „Himmelsstürmer“


 

Am Freitag, den 22.03.2013 fiel der Startschuss für ein außergewöhnliches Projekt in Zusammenarbeit mit der Hochschule Coburg: Ein Heliumballon, an den ein spezielles Behältnis mit Kamera und Messinstrumenten angebracht ist, soll auf 30 km Höhe bis in die Stratosphäre steigen und nach erfolgreicher Rückkehr zur Erde interessante Messwerte und spektakuläre Bilder liefern.

Am Projekt, das von Seiten der Hochschule Coburg von Herrn Völker und Herrn Holzhaus geleitet wurde, nahmen 24 interessierte Schülerinnen und Schüler der Klassen 9a-d des Ernestinums sowie etwa 10 Studenten der Hochschule Coburg teil.

Beim ersten Treffen nach der Auftaktveranstaltung wurde schnell klar, dass einige, für die erfolgreiche Durchführung des Projekts wichtige Fragen bzw. Probleme geklärt werden müssen. Hier ein kleiner Auszug: Woher bekommt man einen Wetterballon? Mit welchem Gas muss er gefüllt werden? Wie groß muss der Wetterballon sein? Welche Genehmigungen sind erforderlich? Wie muss das Gehäuse ausgelegt werden, damit es die Kamera und Messinstrumente vor  Temperaturen bis -50°C schützt? Welche Messdaten aus der Atmosphäre wären interessant und wie gewinnt man sie? Welche Kamera eignet sich? Wie kommt der Ballon sicher auf die Erde zurück? Welcher GPS-Sender ist zum Wiederauffinden brauchbar? Zur Bearbeitung der gesammelten Fragen bildeten Schüler und Studenten sechs verschiedene Arbeitsgruppen: (1) Flugobjekt (Ballon + Gas) und Genehmigungen, (2) Gehäuse, (3) Visuelle Dokumentation, (4) Bergungssystem (Fallschirm und GPS), (5) Messdatenerfassung und (6) Wetter.

In den darauf folgenden Wochen arbeiteten Schüler und Studenten gemeinsam an den jeweiligen Problemstellungen und bekamen interessante Einblicke in die Arbeit an der Hochschule, wie beispielsweise bei der Untersuchung des Gehäuses in der Kältekammer oder beim Entwickeln, Zusammenbauen und Programmieren einer elektronischen Schaltung für die Messdatenerfassung. Fast jeden Freitag fand nachmittags ein Treffen aller Gruppen statt, um sich gegenseitig über die aktuellen Ergebnisse auszutauschen.


 


Der Start der drei Ballons ist für Anfang Juli geplant. Bei der ausführlichen Planung und Vorbereitung sollte alles gelingen.

Das Projekt wurde außerdem von der Neuen Presse Coburg, vom Coburger Tageblatt, von Radio Eins Coburg und von Radio Galaxy Coburg begleitet. Auf deren Webseiten finden sich ausführliche Berichte zur Auftaktveranstaltung, der Planung und schließlich zur Durchführung des Projekts „Himmelsstürmer“.

An dieser Stelle sei allen Beteiligten der Hochschule Coburg ganz herzlich gedankt, die dieses Projekt initiiert und engagiert begleitet haben. Ich denke, dass es für uns alle ein großer Gewinn war und ist. Auch hat es den Schülern gezeigt, dass ihr in der Schule erworbenes Wissen bei der Umsetzung eines praktisch technischen Projekts äußerst nützlich ist. Außerdem erwarben die Schülerinnen und Schüler Kompetenzen, die über den schulischen Lehrplan hinaus gehen.

 

 

StR Leibing / OStR Pfeffer / StD Wolf

 

 

Kontakt

Gymnasium Ernestinum Coburg

Untere Realschulstraße 2
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