Tag Archives: JuniorAkademie

Effects of temperature and salinity on density and stratification

1 Reply

Removing a barrier between waters of different densities and watching what happens. (deutscher Text unten)

Today, one of the groups performed a classical experiment (shown for example here) – but the awesome thing is that they came up with the planning pretty much by themselves in order to determine the effects of temperature and salinity on density. They compared water of the same temperature, but one fresh and one salty; warm salty vs cold fresh water; and cold salty vs warm fresh water. They predicted the outcome correctly, and we are showing two movies below: One normal movie and one in slow motion. Enjoy!

Heute hat eine Gruppe ein klassisches Experiment reproduziert. Allerdings haben sie es quasi selbstständig entwickelt.

Um den Effekt von Temperatur und Salzgehalt auf die Dichte zu bestimmen, werden zwei Wassermassen in einen Tank gefüllt, durch ein Wehr getrennt. Das Wehr wird herausgezogen und die dichtere Wassermasse schichtet sich unter die weniger dichte. Die Gruppe hat drei Fälle verglichen: Wasser gleicher Temperatur mit und ohne Salz; warmes salziges Wasser mit kaltem süßen; und warmes süßes Wasser mit kaltem salzigen. Der Film unten zeigt eine Zeitlupe der Bewegung.

:-)

 

 

Tides in a rotating tank

Leave a reply

A first attempt where gravity (due to a tilted axis of rotation) replaces the pull of the moon. (deutscher Text unten)

The movie contains both a view from a co-rotating camera and from a non-rotating camera.

Gezeiten im rotierenden Tank, in dem die Anziehung durch den Mond durch Erdanziehung simuliert wird, die wir durch eine schräg stehende Rotationsachse simulieren. Im Film zeigen wir sowohl den Blick aus mit-rotierender Perspektive, als auch nicht-rotierend.

 

Why we absolutely need toy boats at the JuniorAkademie

Leave a reply

Luckily I’m not the only one believing that we absolutely need remotely controlled boats! – Zum Glück bin ich nicht die Einzige, die findet, dass wir ferngesteuerte Boote brauchen!

Mein Boot hat Hochkonjunktur. D. kann es in einem Tank wenden, der nur etwa 1.5 mal so breit ist wie das Boot lang! Das kann man im Film unten bewundern. Der Film zeigt eine der ersten Wendungen, mittlerweile wendet er ohne die Ränder zu berühren. Ich hingegen komme nur um die Kurve wenn ich mit Bande spiele, und auch dann nur mit Mühe…

Und dann ist da ja noch das U-Boot. Was wir heute in Schichtung ausprobiert haben. Interne Wellen anzuregen war nicht so einfach, aber Vermischung ist doch auch was schönes!

Und dann bekam ich heute morgen von meinen Eltern das Foto unten geschickt mit dem Kommentar “Eins ist für uns”. Offensichtlich haben sie erkannt, dass man wirklich ferngesteuerte U-Boote braucht! Sind meine Eltern super oder sind meine Eltern super?

Thermally-driven overturning circulation

Leave a reply

Cooling on one end of the tank, heating on the other: A temperature-driven overturning. [deutscher Text unten]

Always one of my favorite experiments – the overturning experiment (and more, and more).

IMG_8467

Final preparations. – Letzte Vorbereitungen

Unsere “Klima und Strömungen”-Gruppe hat heute ausprobiert, wie man in einem Tank eine Umwälzströmung erzeugen kann, indem man an einem Ende wärmt und am anderen Ende kühlt. Einige Versuche waren nötig, bis das Experiment perfektioniert war: Am Anfang fehlte die Wärmequelle am einen Ende, was aber erst auffiel als das kalte Wasser am Boden schon das Ende erreicht hatte. Dann war die Wärmequelle zwar vorhanden, aber von außen am Plexiglastank angebracht.

IMG_8482

Warm red surface current, cold blue deep current. – Warme rote Oberflächenströmung, kalte blaue Tiefenströmung.

Letztendlich wurden ein rotes Wärmepack erhitzt und ein blaues Kühlpack eingefroren, und beide in den Tank gesteckt. Und voila! Eine tolle Zirkulation!

Ganz gegen Ende des Experiments haben wir dann noch Farbkristalle in den Tank fallen lassen, und wie man im Bild unten sehen kann, sind die super, um die Zirkulation zu visualisieren. Aus den anfangs senkrechten Streifen formt sich schnell ein Strömungsprofil: Am Boden von kalt nach warm (links nach rechts) und an der Oberfläche in die entgegengesetzte Richtung.

IMG_8499

Dye streaks as circulation tracers. – Blaue Farbstreifen, um die Zirkulation zu verdeutlichen.

Und wenn man ganz genau hinschaut: Salzfinger! :-)

Hydraulic jumps when filling a tank

Leave a reply

The most impressive hydraulic jump might be in the Denmark Strait, but there are others around, too! [deutscher Text unten]

When filling the big wave tank with a hose, we can see a hydraulic jump. Of course, the flow field isn’t mainly controlled by hydraulics, but still we see the Froude number changing from greater 1 to less than 1 – there is a clear boundary where the surface height jumps up and waves, that were flushed away closer to the point of impact, start propagating.

IMG_8479

Hydraulic jump as seen from above. – Hydraulischer Sprung von oben gesehen. In diesem Bild sieht man, warum man von Strömen und Schießen spricht, oder?

Beim Befüllen des großen Tanks für die Wellenexperimente kann man schon interessante Phänomene beobachten. Obwohl die Theorie der Hydraulik die meisten Prozesse in diesem Beispiel nicht beschreibt, kann man trotzdem einen hydraulischen Sprung erkennen, an dem die Höhe der Wasseroberfläche auf einmal sprunghaft ansteigt. Am hydraulischen Sprung ist die Froude-Zahl genau 1. Auf der Seite hin zum Auftreffpunkt des Wasserstrahls schiesst das Wasser – das heisst, es fliesst schneller als die Wellengeschwindigkeit – alle Wellen werden also weggespült und können sich nicht in alle Richtungen ausbreiten. Auf der anderen Seite des Sprunges fliesst das Wasser langsamer als die Wellengeschwindigkeit, Wellen können sich also ausbreiten.

The scientific method

Leave a reply

 Planning and conducting a scientific study [deutscher Text unten]

Before letting loose all 17 junior scientists, we talked about the scientific method, about lab safety and common pitfalls. And now they are ready to go! We estimated that developing a hypothesis and planning the experiments would take them all morning, but several groups are starting their experiments already.

 

Bevor wir die 17 Jungwissenschaftler auf die Experimente losgelassen haben, haben wir erstmal über die wissenschaftliche Methode gesprochen. Dabei haben wir natürlich auch Sicherheit im Labor und typische Fallstricke besprochen. Wir hatten dann erwartet, dass das Formulieren der Hypothesen und Planung und Vorbereitung der Experimente den ganzen Vormittag dauern würden, aber die ersten Gruppen fangen schon an zu experimentieren.

IMG_8439

Diskussionen mit Rolf

Tagebuch – Tag 1

Leave a reply

Mission Ozeanographie

Von Carolin (12) und Marie (13)

Tag 1

Die Meisterdetektive Käse, Vogt und Glessmer wollen 17 neue Lehrlinge in 8 Tagen das Detektivleben im Hauptfall Ozean näherbringen. Kaum sind sie da, werden neue Fälle gemeldet:

Der Ozean hat schon wieder sein Unwesen getrieben und einige Fragen sind noch ungeklärt.

Die Detektive teilen sich in fünf Gruppen auf, die die unterschiedlichen Verdächtigen des Falls bearbeiten.

Nummer 1:

DER MYSTERIÖSE SALZGEHALT + DIE DICHTE

Nummer 2:

DIE STÜRMISCHEN GEZEITEN + STRÖMUNGEN

Nummer 3:

DIE MONSTRÖSEN WELLEN

Nummer 4:

DAS GEHEIMNISVOLLE EIS

Nummer 5:

DAS RÄTSELHAFTE KLIMA

Die Detektivlehrlinge planen schon eifrig die Überführung der Täter. Ihnen wird das Konzept der Fallbearbeitung vorgestellt und sie können es gar nicht erwarten endlich die notwendigen Experimente zur Identifizierung der Täter durchzuführen. Dem Täter wird vorgeworfen, dass er ohne Genehmigung die Kontinente und Landschaften verändert und mehreren Straftätern Unterschlupf gewährt.

Den Verdächtigen werden Hinweise in Form von Fragen zugeordnet und die Aufgabe der Lehrlingsgruppen ist es, diese Fragen zu beantworten und die Täter somit zu überführen.

Nach diesem aufregenden und anstrengenden Tag sind die Detektive erschöpft und gehen zu Bett. Doch bald werden sie wieder aufstehen und eifrig weiterermitteln.

 

So many questions! Fragen über Fragen.

Leave a reply

These are the questions we are hoping to answer during our 8 days at the JuniorAkademie [deutscher Text unten]

17 participants and 66 questions!

We managed to cluster the topics into five working groups: “Climate”, “Ice”, “Currents and Tides”, “Salt and Density” and “Waves”. We learning-provokers have ideas for experiments for all of those topics, but before we give those away, we are going to see what the groups come up with themselves. There has already been a lot of discussion and one thing is certain: We will need A LOT of ice!

17 Teilnehmer und 66 Fragen! Wir haben die Fragen geclustert und daraus fünf Themen entwickelt: “Klima”, “Eis”, “Strömungen und Gezeiten”, “Salz und Dichte” und “Wellen”. Wir Lehrprovokateure haben Ideen für Experimente für alle diese Themen, aber bevor wir die verraten, werden wir erstmal abwarten, was die Gruppen selbst entwickeln. Es gab schon große Diskussionen und eine Sache ist klar: Wir werden VIEL Eis brauchen!

 

Playing with remotely controlled toy boats

1 Reply

More toys we brought for the JuniorAkademie

For the JuniorAkademie, we brought all kinds of toys. The ones that I am most excited about is this remotely controlled boat.

I am pretty sure that I wasn’t older than 8 when I got that boat, and when I discovered it the last time I moved houses, I was super excited and had to bring it to the JuniorAkademie to play!

Another toy we have available is almost even cooler (it would really be cooler if I wasn’t so excited about my boat still working after all these years) – a remotely controlled submarine!

If you would like a taste of what that thing can do, watch the movie below.

Now you know me. And you know that we’ll likely set up stratified tanks very soon. Do you see the endless possibilities this submarine offers???

[edit on the next day: my parents already sent me a picture of two submarines that they bought after reading my post. Do I have awesome parents or what???]

Oben zeige ich zwei der tollsten Spielzeuge, die wir mit zur JuniorAkademie gebracht haben: das ferngesteuerte Boot, das ich habe seit ich ungefähr 8 Jahre alt bin (und ich hab mich so gefreut, als ich es gestern ausprobiert habe und es noch funktioniert hat! Das hatte ich kaum zu hoffen gewagt), und das U-Boot, das Martin neu erstanden hat.

Mit ferngesteuerten Booten zu spielen ist immer toll, aber wir wollen ja in den nächsten Tagen auch “normale” Tankexperimente machen, wo wir Wasser in unterschiedlichen Farben und mit unterschiedlichen Dichten übereinander schichten. Wenn wir dann da unsere Boote drauf loslassen: Was das für tolle interne Wellen geben wird!

[Nachtrag am nächsten Tag: Meine Eltern haben mir schon ein Foto geschickt von den zwei U-Booten, die sie sofort gekauft haben, nachdem sie meinen Post von gestern gelesen haben. Habe ich tolle Eltern oder habe ich tolle Eltern?]

Hovercraft

Leave a reply

Using air for reducing ship resistance and for propulsion. [deutscher Text unten]

One of my favorite toys at the moment: My new hovercraft.

Unfortunately, it has a couple of issues. As A and I realized in a field test: it does not like wind.

And even under control conditions in a lab, it doesn’t always go forward – usually it likes going sideward a lot better.

But all issues of my hovercraft aside, there are a couple of interesting things to be learned from this toy. For example how it propels itself forwards by kicking back air. And how it rides on a layer of bubbles, which, as air lubrication, is used as an energy-saving technique for ships. The air bubbles, trapped underneath the ship’s hull, reduce resistance. In the context of carbon emissions and fuel prices, this technology looks pretty interesting!

—

Seit einiger Zeit habe ich ein neues Spielzeug: Ein Hovercraft. Wenn man den Ballon aufbläst und auf das Boot aufsetzt, kann man das Boot ins Wasser setzen und durch die aus dem Ballon ausströmende Luft das Boot antreiben. Das ist einerseits ein lustiges Experiment, andererseits zeigt es sogar ein Phänomen, was in der Entwicklung von neuen Schiffen heutzutage auch genutzt wird: Luftbasen, die unter den Schiffsrumpf geblasen werden, um die Reibung zu verringern. Das hat sowohl was den Treibstoffverbrauch als auch für den CO2-Ausstoß natürlich interessante Konsequenzen. Hoffentlich will auf der Juniorakademie jemand mit mir und meinem Hovercraft spielen! Dafür habe ich es auf jeden Fall mitgenommen ;-)