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.

Wir sagen Danke!

In den letzten Wochen haben sich zahlreiche MINTmagierinnen und -magier den verschiedenen Herausforderungen unserer MINT-Partner gestellt, geheime Nachrichten entschlüsselt, Eisbärenfell analysiert, Eier schweben und Rosinen tanzen lassen.

Für die spannenden Antworten, kreativen Lösungsideen und netten Nachrichten, die uns erreicht haben, wollen wir uns an dieser Stelle ganz herzlich bei allen bedanken, die mitgemacht und damit ein großes Interesse an der faszinierenden MINT-Welt gezeigt haben!

Und für alle, die nicht genug kriegen können, haben wir elf ausgewählte Challenges inklusive Lösungen unten noch einmal aufgeführt. Also: weiterhin viel Spaß beim Knobeln!

Challenge Nr. 1 "Stock und Schild"

Der Informatik-Biber ist Deutschlands größter Schülerwettbewerb im Bereich Informatik. Er stellte in dieser Woche die Challenge of the Week. Logik, Algorithmen und Programmieren sind genau dein Ding? Dann kann es ja losgehen! 

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. 

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! 

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. 

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!
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.

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“

In dieser Woche stellte 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!

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. 

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 stellte in diesee Woche die Challenge of the Week. Du bist fit in Biologie, Chemie und Physik und experimentierst gerne? Dann stell dich der Challenge!

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. 

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.

In dieser Woche stellte der Verein die Challenge of the Week!

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. 

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 wurde in dieser 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 stelle dich der Challenge!

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. 

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

Challenge Nr. 8 „Graphit oder Diamant?“

Die Challenge of the Week wurde in dieser 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!

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

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst die aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen.

Die Lösung zu Challenge Nr. 8

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

Aufgabe Challenge 8

Lösung Challenge 8

Challenge Nr. 9 „Warum hat der Eisbär ein weißes Fell?“

Science on Stage ist das größte Lehrkräftenetzwerk Europas. Die gemeinnützige Bildungsinitiative unterstützt MINT-Lehrkräfte, indem sie den Austausch über spannende und innovative Unterrichtskonzepte ermöglicht. Science on Stage bietet den Lehrkräften eine Bühne für ihre Ideen, ermöglicht dadurch neue Projekte und fördert zudem berufliche Weiterbildung für Lehrerinnen und Lehrer. So hilft das Lehrkräftenetzwerk, den naturwissenschaftlichen Unterricht zu verbessern und Schülerinnen und Schüler für MINT zu begeistern!

Weitere Infos gibt es hier: science-on-stage.de

Du interessierst dich für Naturwissenschaften und experimentierst gerne? Dann stell dich der Challenge!

Die Aufgabe

Du kennst das bestimmt: Wenn man sich mit schwarzer Kleidung in die Sonne setzt, wird einem schnell mollig warm. Während wir hier in Deutschland verhältnismäßig warme Temperaturen genießen, herrschen am Nordpol durchschnittlich Temperaturen von –15 bis –20 Grad Celsius. Brrrr! Aber Moment mal, warum haben Eisbären denn, wenn sie in so kalten Regionen wohnen, ein weißes Fell?

Wäre es nicht viel praktischer, wenn sie ein schwarzes Fell hätten, um nicht zu frieren?

Mithilfe eines kleinen Modellversuchs kannst du der Frage auf den Grund gehen: Dafür benötigst du zunächst zwei Modelle für den Eisbärenkörper – am besten zwei kleine Vesperdosen. Das Material der Dosen ist dabei egal, es kann sowohl Plastik als auch Metall sein. Sie sollten jedoch möglichst gleich groß sein. Wichtig ist, dass der Eisbär eine schwarze Haut hat. Dazu packst du beide Vesperdosen in schwarzes Papier ein. Achte dabei darauf, dass du die Dosen noch öffnen kannst. Für das Fell kannst du eine Luftpolsterfolie nutzen. Schneide die Folie zunächst passend zu. Dann färbst du die äußerste Schicht der einen Luftpolsterfolie mit schwarzer Farbe, die andere mit weißer Farbe und wickelst sie je um eine Dose.

Jetzt brauchst du noch ein Messinstrument um zu messen, in welcher Vesperdose es wärmer wird. Dafür kannst du ganz einfach zwei gleich große Eiswürfel verwenden: Platziere in jede Vesperdose einen Eiswürfel. Dann legst du die Eisbärmodelle für etwa 5 bis 10 Minuten (je nach dem wie warm es ist) in die Sonne. Vergleiche anschließend die Größe der übrig gebliebenen Eiswürfel: War es in der Vesperdose wärmer, so ist der Eiswürfel kleiner, da er schneller geschmolzen ist.

Was ist dein Ergebnis: Sollte der Eisbär besser ein schwarzes oder ein weißes Fell haben?

Die Aufgabe stammt von Soraya Cornelius. Sie ist Lehrerin für Chemie, Naturwissenschaft und Technik am Otto-Hahn-Gymnasium in Nagold und bei Science on Stage als Botschafterin und Stammtischleiterin aktiv.

Hinweis:

Unser Modell hat, wie eigentlich jedes Modell, seine Grenzen. Zwar können wir mithilfe dieses Modells untersuchen, ob das Fell lieber weiß oder schwarz sein soll, jedoch kann eine weitere wichtige Eigenschaft des Eisbärfells, der glasfaserähnliche Aufbau der Fellhaare, mit diesem Modellversuch nicht dargestellt werden. Mehr dazu erfährst du in der Lösung.

Vesperdosen

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst die aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen.

Die Lösung zu Challenge Nr. 9

Der Versuch zeigt, dass es für einen Eisbären hinsichtlich des Wärmehaushalts nicht besser wäre, ein schwarzes Fell zu haben. Die Natur hat also mal wieder alles richtig gemacht! Der Eiswürfel in dem Modell mit der weißen Luftpolsterfolie sollte nach dem Versuch kleiner sein, als der in dem Modell mit der schwarzen Luftpolsterfolie. Schauen wir uns genauer an, was passiert, wenn die Sonnenstrahlen auf das schwarze beziehungsweise weiße Fell fallen.

Schwarzes Fell: Wenn du das Modell für den schwarzen Eisbären nach dem Versuch anfasst, wirst du feststellen, dass es an der Oberfläche sehr warm geworden ist. Das liegt daran, dass die Wärmestrahlung überwiegend an der Oberfläche des Fells absorbiert (aufgenommen) wird. Dort hat die Wärme aber wenig Nutzen für den Eisbären, denn er braucht sie direkt an seinem Körper. Warum ist das so? Wenn die Wärmestrahlung oben am Fell aufgenommen wird, gelangt keine oder nur wenig Wärme direkt an den Körper des Eisbären. Das liegt daran, dass das Fell ein sehr guter Isolator ist, da zwischen den Haaren Luftpolster (im Modell die Luftpolsterfolie) eingeschlossen sind. Sie lassen nur sehr wenig Wärme durch das Fell hindurch.

Weißes Fell: Das weiße Fell und die darunter liegende schwarze Haut ist dagegen ein sehr sinnvoller Aufbau. Denn die Wärmestrahlung der Sonne gelangt durch das weiße Fell auf die schwarze Haut und wird erst dort absorbiert. Dadurch kommt es zu einer Erwärmung des Körpers und der Haut. Die vielen kleinen, im darüber liegenden Fell eingeschlossenen Luftpolster isolieren so gut, dass der Eisbär kaum Wärme verliert. Auch der spezielle Aufbau der Eisbärfellhaare spielt eine wichtige Rolle: Diese sind innen hohl und haben die überaus praktische Funktion, dass sie die Lichtstrahlen der Sonne in Richtung der schwarzen Haut leiten. Du siehst also, dass das Eisbärfell ein perfektes Zusammenspiel von verschiedenen Funktionen darstellt. Sie helfen dem Eisbären, trotz eisigen Temperaturen die Körpertemperatur zu halten und nicht zu erfrieren.

Lösung Challenge Nr. 9

Challenge Nr. 10 „Platzende Kirschen“

Die Internationale BiologieOlympiade (IBO) ist ein jährlich stattfindender Wettbewerb, bei dem Schülerinnen und Schüler aus aller Welt ihre Fähigkeiten im Fach Biologie unter Beweis stellen können. Dabei untersuchen sie interessante biologische Zusammenhänge und lösen spannende Fragestellungen. Der Wettbewerb fördert Biologie-Talente und stärkt zudem die internationale Zusammenarbeit zwischen heranwachsenden Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftlern.

Weitere Infos gibt es hier: biologieolympiade.de

Du interessierst dich für Biologie und experimentierst gerne? Dann stell dich der Challenge!

Die Aufgabe

Ende Mai beginnt die Zeit der Süßkirschen, und die Bäume sind voll mit leckeren Kirschen. Doch nach starken Regenfällen kann man beobachten, dass sie aufgequollen und sogar geplatzt am Baum hängen. Wie kommt das?

Mach dazu einen einfachen Versuch:

Lege ein paar Kirschen mit intakter Haut über Nacht in ein Glas Wasser (Glas 1). In einem zweiten Glas (Glas 2) löst du zwei Esslöffel Zucker auf und legst ebenfalls ein paar Kirschen hinein. Wie haben sich die Kirschen am nächsten Morgen verändert? Erkläre deine Beobachtung!

Platzende Kirschen

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst die aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen.

Die Lösung zu Challenge Nr. 10

Du hast den Versuch durchgeführt? Hier kannst du dein Ergebnis kontrollieren:

Glas 1: Die Kirschen im Wasser sind aufgequollen oder sogar geplatzt.

Glas 2: Die Kirschen im Zuckerwasser sind stark geschrumpft.

Was steckt dahinter?

Die Haut der Kirsche wirkt wie eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran – eine feinporige Scheidewand. Wassermoleküle können durch sie hindurch und auch wieder hinaus dringen, die viel größeren Zuckermoleküle jedoch nicht. Das Stichwort ist Osmose: In Glas 1 sind in der Kirsche selbst mehr Zuckermoleküle als im umgebenden Wasser. Da die Zuckermoleküle nicht durch die Haut der Kirschen nach außen gelangen können, strömt zum Konzentrationsausgleich Wasser in die Kirsche hinein – die Kirsche quillt auf. In Glas 2 findet der gleiche Vorgang statt, allerdings in anderer Richtung: Außen ist die Zuckerkonzentration höher als in der Kirsche, also wandern Wassermoleküle zum Konzentrationsausgleich aus der Frucht in das umgebende Zuckerwasser, und die Kirsche schrumpft.

Lösung Challenge Nr. 10

Challenge Nr. 11 „Die Robotergesetze von Isaac Asimov“

Verändere die Welt mit Künstlicher Intelligenz (KI)! Beim Bundeswettbewerb KI können Schülerinnen und Schüler – alleine oder im Team – ihr eigenes KI-Programm entwickeln und damit tolle Preise gewinnen. Zugleich gibt es einen Online-Kurs, mit dem sich Teilnehmende auf den Wettbewerb vorbereiten können: Sie lernen, wie sie ihre eigene KI programmieren und erfahren mehr zu gesellschaftlichen Themen wie Überwachung, autonom fahrenden Autos und der Transformation im Gesundheitswesen. Der Bundeswettbewerb startet jedes Jahr im Frühjahr und läuft bis November; der Anmeldeschluss für die Ideeneinreichung ist in diesem Jahr der 10. Juli 2020. Die Projekte können dann bis Anfang Oktober bearbeitet werden. 

Mehr Informationen zur Teilnahme gibt es hier: bw-ki.de

Du interessierst dich für Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen? Dann stell dich der Challenge!

Die Aufgabe

In den 1950er-Jahren spielten Roboter zwar noch keine Rolle in unserem Alltag, trotzdem stellte der russisch-amerikanische Wissenschaftler und Science-Fiction-Autor Isaac Asimov in seinen futuristischen Romanen drei Gesetze auf, nach denen Roboter im Dienst der Menschheit ethisch korrekt handeln sollten. Noch heute spielen diese Gesetze eine wichtige Rolle im Bereich der Maschinenethik – insbesondere, da die Entwicklung der Künstlichen Intelligenz (KI) immer weiter voranschreitet: Autonome Autos fahren bereits auf der Straße und Roboter unterstützen uns bei der Pflege alter Menschen. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, Regeln für autonome Maschinen zu haben.

Die Gesetze lauten:

1. Ein Roboter darf kein menschliches Wesen verletzen oder durch Untätigkeit zulassen, dass einem menschlichen Wesen Schaden zugefügt wird.

2. Ein Roboter muss den menschlichen Befehlen gehorchen, es sei denn, sie verstoßen gegen Gesetz 1.

3. Ein Roboter muss seine eigene Existenz schützen, solange daraus kein Verstoß gegen Gesetz 1 und 2 folgt.

Wende diese Gesetze an und finde heraus, wie ein Roboter in den folgenden Situationen handelt:

1. Rettet ein Roboter auf Anweisung wichtige Geräte und Dokumente aus einer verseuchten Umgebung?

2. Rettet ein Roboter eine Person, die im See zu ertrinken droht?

3. Lässt sich der Roboter im Kampf gegen andere Menschen einsetzen?

Roboter

Dein Ergebnis

Diese Challenge ist schon abgelaufen. Du kannst die aber trotzdem bearbeiten und dein Ergebnis mit der Lösung unten vergleichen.

Die Lösung zu Challenge Nr. 11

Aufgabe 1:

Der Roboter rettet die Geräte: Er gehorcht dem Menschen (2. Gesetz) und kein menschliches Wesen wird gefährdet (1. Gesetz).

Aufgabe 2:

Obwohl der Roboter seine Existenz in diesem Fall nicht schützen kann (3. Gesetz), wäre die unterlassene Hilfeleistung ein Verstoß gegen Gesetz 1 und somit auch gegen Gesetz 3. Der Roboter rettet also das Menschenleben. 

Aufgabe 3:

Würde der Roboter auf Befehl eines Menschen ein anderes Menschenleben gefährden, würde er gegen Gesetz 1 verstoßen. Er führt den Befehl daher nicht aus.