At #MINT Home
Hier werden keine Däumchen gedreht, stattdessen bringen wir deine Gehirnzellen in Schwung! Beweise dein MINT-Wissen und löse spannende Fragen und Rätsel aus Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik.

Finde deine MINT-Challenge!

Auf unserer Social Wall findest du eine bunte Sammlung an Aufgaben, zusammengestellt und präsentiert von verschieden MINT-Initiativen in Deutschland. Egal, ob Logik, Geometrie, Geographie oder Mechanik – für jede und jeden ist etwas dabei!
Die #MINTatHome-Partner bringen laufend neue Aufgaben zu dir nach Hause, hier auf der Website und auf vielen Social-Media-Kanälen unter #MINTatHome.
Und das ist längst nicht alles: Jede Woche präsentieren wir eine Aufgabe mit der du tolle Preise gewinnen kannst! Zeig, dass du es drauf hast – bei der Challenge of the Week.

Challenge Nr. 8 „Graphit oder Diamant?“

Die Challenge of the Week wird diese Woche vom Auswahlwettbewerb für die Internationale ChemieOlympiade (IChO) präsentiert. Schülerinnen und Schüler aus aller Welt stellen bei der IChO ihre Fähigkeiten durch die Lösung theoretischer und experimenteller Aufgaben aus dem Bereich der Chemie unter Beweis. Der Wettbewerb findet jedes Jahr in einem anderen Land statt – 2021 wird er in Japan ausgetragen. Als Teil der Internationalen ScienceOlympiaden fördert die IChO so nicht nur junge MINT-Talente, sondern auch den internationalen Austausch zwischen angehenden Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftlern.

Mehr erfährst du hier: www.icho.de

Du kennst das Periodensystem auswendig und kannst einen Erlenmeyerkolben von einem Reagenzglas unterscheiden? Dann stell dich der Challenge und gewinne mit etwas Glück kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL!

Die Aufgabe

Wusstest du, dass Bleistifte eigentlich gar kein Blei, sondern Graphit enthalten? Graphit ist wie auch der Diamant eine andere Erscheinungsform (Modifikation) des Elements Kohlenstoff. Das bedeutet, beide sind aus den gleichen Atomen aufgebaut, unterscheiden sich jedoch in der räumlichen Anordnung ihrer Struktur und haben daher auch unterschiedliche Eigenschaften. Die Festkörperstrukturen des Graphits und des Diamanten lassen sich auf Kohlenstoff-Sechsringe zurückführen, die – miteinander verknüpft – die Kristallstruktur aufbauen.

Welche der folgenden Abbildungen stellen einen Kohlenstoff-Sechsring der Kristallstruktur des Graphits, welche einen Kohlenstoff-Sechsring des Diamanten korrekt dar? Um die Aufgabe zu lösen, musst du der Tabelle die entsprechenden Buchstaben zuordnen. Beachte dabei, dass nicht nur eine Abbildung dem Graphit bzw. Diamanten zugeordnet werden muss, sondern es mehrere Lösungen gibt. Der hexagonale Diamant (Lonsdaleit) soll jedoch nicht berücksichtigt werden.

Graphit oder Diamant?

Modifikation-Darstellung

Dein Ergebnis

Du hast die Lösung? Super! Schick uns dein Ergebnis bis zum 29. Mai 2020, 13.59 Uhr per E-Mail an die Adresse mintathome@mintmagie.de. Bitte beachte dazu auch die Teilnahmebedingungen und Datenschutzbestimmungen.

Die Lösung

Du hast die Aufgabe gelöst? Hier kannst du dein Ergebnis kontrollieren:

Aufgabe Challenge 8

Lösung Challenge 8

Challenge Nr. 1 "Stock und Schild"

Der Informatik-Biber ist Deutschlands größter Schülerwettbewerb im Bereich Informatik. Er stellt diese Woche die Challenge of the Week. Logik, Algorithmen und Programmieren sind genau dein Ding? Dann kann es ja losgehen! Zu gewinnen gibt es viele tolle Sachpreise!

Die Biber-Aufgabe

Lucia und ihre Freunde sind Anhänger eines japanischen Spiels mit Stock und Schild. Für ein Foto möchten sie sich auf dem Schulhof so aufstellen, dass jeder Stock auf ein Schild zeigt. Dafür wurden Felder auf den Schulhof gezeichnet. Lucia hat sich bereits in Pose geschmissen. Die Bilder darunter zeigen die Freunde in ihren Lieblingsposen.

Ordne die Zahlen den Buchstaben in den leeren Feldern zu. Am Ende muss jeder Stock auf ein Schild zeigen. Wenn du die Lösung hast, trage sie unten ein!

aufgabe 1

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 1

So zeigt jeder Stock auf ein Schild. Eine andere Möglichkeit, die Bilder so anzuordnen, dass diese Bedingung erfüllt ist, gibt es nicht.

Lösung

Was steckt dahinter?
Sieben Bilder müssen an die richtige Stelle geschoben werden, doch wer versucht, diese Aufgabe durch einfaches Ausprobieren zu lösen, braucht viel Zeit. Denn es gibt 1 × 2 × 3 × 4 × 5 × 6 × 7 = 720 verschiedene Möglichkeiten, die sieben Bilder zu arrangieren. Die meisten davon sind natürlich falsch. Mit ein bisschen Logik findest du die Lösung schneller!

Überlegen wir also:
1. Alle Biber, die einen Stock oder ein Schild nach oben halten, müssen in der unteren Reihe stehen.
2. Alle Biber, die einen Stock oder Schild nach unten halten, müssen in der oberen Reihe stehen.
3. Es gibt nur einen einzigen Biber, der sein Schild nach unten hält und deshalb oberhalb von Lucia stehen kann.

Mit diesen Regeln kannst du die Möglichkeiten eingrenzen. Ein Verfahren zum systematischen Ausprobieren aller Lösungsmöglichkeiten nach dem Prinzip von „Versuch und Irrtum“ ist das „Backtracking“. Ein solches Verfahren ist aber nur dann schnell genug, wenn der Suchraum klein ist. Deshalb ist das Eingrenzen durch logische Regeln so wichtig.

Challenge Nr. 2 "Der Planet Ypsilon"

In Woche zwei stellte der Bundeswettbewerb Mathematik die Challenge of the Week. Der Wettbewerb findet bereits seit 1970 jedes Jahr in Deutschland statt und richtet sich vor allem an die Klassen 9 bis 13. Darum ist unsere Aufgabe diese Woche auch etwas anspruchsvoller. Für dich kein Problem? Dann stell dich der Challenge! Denn zu gewinnen gibt es ein paar kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL.

Die Aufgabe

Auf dem Planeten Ypsilon besteht das Jahr – wie bei uns – aus 365 Tagen. Auch dort gibt es nur Monate mit 28, 30 oder 31 Tagen.

Beweise, dass auf Ypsilon das Jahr ebenfalls 12 Monate haben muss.

aufgabe 2

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 2

Wenn das Jahr 11 Monate (oder weniger) hätte:
Maximal 11 x 31 = 341
Dies sind 24 Tage zu wenig.

Wenn das Jahr 13 Monate (oder mehr) hätte:
Mindestens 13 x 28 = 364
Es fehlt ein Tag

Nächtsbeste Einteilung:
12 x 28 + 1 x 30 = 366
Ein Tag ist zu viel.

Somit können es nur 12 Monate sein!

Du möchtest eine detaillierte Erklärung für den oben aufgestellten Beweis oder hast einen anderen Weg gefunden, um den Beweis zu erbringen? Dann lade dir hier das PDF mit allen Lösungswegen herunter.
MINT_Challenge_of_the_Week_Nr2_Loesungen.pdf

Challenge Nr. 3 „Tanzende Rosinen“

Du experimentierst gerne und es macht dir Spaß, physikalische Prozesse zu analysieren? Dann stell dich der Challenge of the Week, präsentiert von dem Auswahlwettbewerb zur Internationalen PhysikOlympiade, der PhysikOlympiade in Deutschland, und gewinne mit etwas Glück kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL!
Die Internationale PhysikOlympiade – kurz IPhO – gibt es bereits seit über 50 Jahren. Bei dem Physik-Wettbewerb treten Schülerinnen und Schüler aus der ganzen Welt gegeneinander an. Der Wettbewerb wird jedes Mal in einem anderen Land ausgetragen, 2021 findet er zum Beispiel in Weißrussland statt. Die erste Runde der PhysikOlympiade in Deutschland ist bereits am 1. April gestartet und läuft bis September 2020. Weitere Infos findest du unter www.ipho.info.

Die Aufgabe

Diese Woche beinhaltet unsere Aufgabe ein Experiment. Alles, was du dafür brauchst: Rosinen und ein Glas mit sprudelndem Mineralwasser. Versenke einige Rosinen im Mineralwasser und beobachte, was passiert. Die Rosinen entwickeln ein Eigenleben!

Erkläre mit dem Begriff der mittleren Dichte, was du bei dem Experiment beobachten kannst. Teste den gleichen Ablauf mit Leitungswasser. Wird deine Erklärung dadurch bestätigt?

tanzende rosinen

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 3

Die Rosinen liegen zunächst am Boden des Glases, das mit Mineralwasser gefüllt ist. Nach einer kurzen Zeit bilden sich Bläschen an der Oberfläche der Trockenfrüchte, und sie steigen im Wasser auf. An der Wasseroberfläche angekommen, schwimmen die Rosinen kurz oben, sinken dann aber wieder zu Boden. Dieser Vorgang wiederholt sich über einen längeren Beobachtungszeitraum.

Was steckt dahinter?

Rosinen haben eine größere Dichte als Wasser, daher liegen sie zunächst am Boden des Wasserglases. Das Gas Kohlenstoffdioxid (CO2) in den Bläschen, die sich an der Oberfläche der Rosinen sammeln, ist dagegen viel leichter als Wasser. Die Bläschen verringern die mittlere Dichte der Rosinen, weshalb diese nach kurzer Zeit anfangen, zu schweben und dann aufsteigen. An der Wasseroberfläche platzt ein Teil der Kohlenstoffdioxidbläschen, sodass auch die mittlere Dichte der Rosinen durch die fehlenden Bläschen wieder steigt und die Rosinen erneut zu Boden sinken. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis kein Kohlenstoffdioxid mehr im Wasser ist.

Testet man den gleichen Aufbau mit Leitungswasser, steigen die Rosinen nicht auf. Es finden nämlich keine chemischen Reaktionen im Leitungswasser statt, die mit einem Übergang von flüssigen in gasförmige Bestandteile des Wassers beschrieben werden können. Damit kann sich auch kein Gas an der Oberfläche der Rosinen ansammeln und so die mittlere Dichte verringern. Das bestätigt die Erklärung aus dem Mineralwasserversuch.

Challenge Nr. 4 „Verschlüsselte Nachrichten“

Diese Woche stellt der Digitalverband Bitkom die Challenge of the Week. Der Verband setzt sich für die Digitalisierung von Wirtschaft, Gesellschaft und Verwaltung in Deutschland ein. Dabei engagiert sich Bitkom auch für die digitale Bildung an Schulen. Du löst gern kniffelige Rätsel? Dann stell dich der Challenge of the Week und gewinne mit etwas Glück kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL!

Die Aufgabe

WhatsApp nutzt eine sogenannte Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Das bedeutet, dass deine WhatsApp-Nachrichten verschlüsselt werden, wenn du sie abschickst und erst wieder entschlüsselt werden, wenn sie beim Empfänger ankommen. So kann im Zustellungsprozess niemand den Inhalt deiner Nachricht mitlesen.

Bei Tanja ist etwas schiefgegangen. Statt einer normalen WhatsApp-Nachricht erhält sie eine verschlüsselte Nachricht. Kannst du ihr dabei helfen, den Inhalt zu entschlüsseln? Die gelben Buchstaben zeigen das echte Alphabet an, die weißen das geheime Alphabet, das für Tanjas Nachricht verwendet wurde.

Verschluesselte Nachricht

Hinweis: Bei der hier dargestellten Verschlüsselung handelt es sich um eine vereinfachte Darstellung!

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 4

Du hast die Nachricht entschlüsselt? Hier kannst du dein Ergebnis kontrollieren:

Lösung Challenge Nr. 4 "Verschlüsselte Nachrichten"

Bei der Verschlüsselung ist leider etwas schief gelaufen: Natürlich muss es beim vorletzten Wort statt IWYDOX​ eigentlich IWYDOP = MACHST heißen. Die Glücksfee hat aber ein Auge zugedrückt und sowohl die Entschlüsselung „MACHSB“ als auch „MACHST“ gelten lassen.

Challenge Nr. 5 „Das schwebende Ei“

Jedes Jahr treffen sich Schülerinnen und Schüler aus 50 Nationen zur Internationalen JuniorScienceOlympiade (IJSO). Der Wissenschaftswettbewerb fördert nicht nur junge Talente im MINT-Bereich, sondern stärkt auch früh den internationalen Austausch zwischen den heranwachsenden Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern. Teilnehmen können Kinder und Jugendliche im Alter von 9 bis 15 Jahren.

Die IJSO stellt diese Woche die Challenge of the Week. Du bist fit in Biologie, Chemie und Physik und experimentierst gerne? Dann stell dich der Challenge of the Week und gewinne mit etwas Glück kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL! 

Die Aufgabe

Diese Challenge beinhaltet ein Experiment:

Gib 200 Gramm Leitungswasser in ein Glas. Lass ein rohes Hühnerei vorsichtig in die Lösung gleiten. Es sinkt zu Boden. Wenn du nun Zucker in dem Wasser auflöst, beginnt das Ei bei einer Konzentration von 1,50 Mol pro Liter zu schweben. Wie viel Gramm Zucker benötigst du also?

Das schwebende Ei

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 5

Antwort b) ist die gesuchte Lösung! Ein Liter Lösung enthält 1,50 Mol Zucker. 200 Gramm, also circa 200 Milliliter Lösung, enthält entsprechend 0,30 Mol Zucker. Die molare Masse von Zucker ist 342 Gramm. Entsprechend haben 0,30 Mol Zucker eine Masse von 342 Gramm × 0,30 Mol / 1 Mol = 102,6 Gramm. Gerundet sind das 103 Gramm.

Challenge Nr. 6 „Koordinaten-Kunst“

Unsere Zukunft ist digital! Darum ermöglicht „Digitale Bildung für Alle e. V.“ Kindern und Jugendlichen einen Zugang zu digitalen Lernangeboten. So möchte der Verein junge Menschen dazu ermutigen, sich selbstbestimmt in der digitalen Welt zu bewegen und Computer und Tablets ganz bewusst einzusetzen, um kreativ zu sein und neue Dinge zu lernen.

Diese Woche stellt der Verein die Challenge of the Week. Löse die Aufgabe und gewinne mit etwas Glück kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL!

Die Aufgabe

Was versteckt sich hinter den Koordinaten? Um es herauszufinden, male die vorgegebenen Felder aus.

Drucke dir dazu diese PDF-Vorlage aus: Vorlage Herunterladen

Koordinaten-Kunst

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 6

Wenn du alle vorgegebenen Felder ausgemalt hast, erhältst du ein Bild. Um dein Ergebnis zu überprüfen, schaue dir das Lösungs-PDF an!

Lösung anzeigen

Challenge Nr. 7 „Die Bewässerungsanlage“

Die Challenge of the Week wird diese Woche von der Ideenwerkstatt Make Your School präsentiert. Ins Leben gerufen wurde das Projekt im Schuljahr 2016/2017 von der Initiative Wissenschaft im Dialog und der Klaus Tschira Stiftung.

Seitdem organisiert die Ideenwerkstatt regelmäßig zwei- bis dreitägige Hackdays-Veranstaltungen an Schulen. Diese Tüfteltage geben Jugendlichen die Möglichkeit, eine Vielzahl an digitalen und elektronischen Tools auszuprobieren und deren Aufbau, Funktion und Nutzen zu verstehen. Dadurch leistet Make Your School einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der digitalen Bildung.

Du tüftelst gerne? Dann löse die Aufgabe und gewinne mit etwas Glück kabellose Noise-Cancelling-Kopfhörer von JBL!

Die Aufgabe

Stell dir vor, du bist Teil einer Gruppe von Ingenieurinnen und Ingenieuren, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Designerinnen und Designern, die gemeinsam eine Bewässerungsanlage für den Schulgarten bauen möchten. Die Bewässerungsanlage soll die Feuchtigkeit des Bodens messen und bei Trockenheit Pflanzen mit Wasser versorgen.

Nicht alle Bauteile werden für die Bewässerungsanlage gebraucht, wähle daher nur die nötigen Materialien aus. Ordne dann die nummerierten Materialkarten den mit Buchstaben versehenen Kästchen in der Abbildung unten zu, sodass sie eine schematische Bewässerungsanlage darstellen. Beachte dabei, dass manche Kästchen auch frei bleiben.

Um die Bewässerungsanlage tatsächlich nutzen zu können, müsste man den Mikrocontroller entsprechend programmieren. Das fällt bei dieser Aufgabe zunächst weg, der Programmcode wird dann aber mit der Lösung geliefert.

Tipps & Tricks:

  • Die Markierungen auf den Materialkarten helfen dir, die Bauteile richtig miteinander zu verbinden.
  • Nur Karten mit mindestens einem identischen Symbol passen zusammen.
  • Beide Pflanzenkarten müssen verwendet werden, stehen aber für die identische Pflanze.
  • Unter makeyourschool.de/material findest du ausführliche und hilfreiche Informationen zu den verschiedenen Bauteilen.

Die Bewässerungsanlage

Materialkarten

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst sie aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen. Versuche dich doch auch an der aktuellen Challenge of the Week!

Die Lösung zu Challenge Nr. 7

Wie du an den Abbildungen siehst, gibt es zwei Möglichkeiten, die Bewässerungsanlage zu bauen. Du möchtest dazu eine detaillierte Erklärung? Dann lade dir hier das PDF mit der Auflösung herunter.

Den Programmcode kannst du dir hier herunterladen.

Lösungsvariante 1

Lösungsvariante 2