Schweizer Jugend forscht – auch im Prättigau | Klosters - Saas i.P.

Seine Arbeit befasste sich mit der Untersuchung des energetischen Nutzens von Dauermagneten in Modellbahnen. Ziel war es, zu analysieren, wie Magnete den Energieverbrauch reduzieren und die Effizienz steigern können.

Anspruchsvolles Vorgehen

In der Arbeit erläuterte Eduardo physikalische Grundlagen von Dauermagneten und entwickelte drei Konzepte zur Implementierung in Modellbahnen. Danach konstruierte er einen Wagen und eine Schiene mit integrierter Zeitmessung. Sein Modell eignet sich für den Einsatz im Physikunterricht und ermöglicht präzise Zeitmessungen. Die Analyse der Laufzeiten im Kontext der Physik der schiefen Ebene zeigte, dass durch den Einsatz von Dauermagneten Energieeinsparungen von über 23% erzielt werden könnten. Die Arbeit liefert wertvolle Erkenntnisse, nicht zuletzt zu deren Potenzial zur Optimierung realer Transportsysteme.

Einsatz eines Dauermagneten. Bild: zVg

Interessante Resultate

Die Ergebnisse bestätigen, dass Dauermagneten zur Energieeinsparung beitragen können. Die Effizienzsteigerung hängt stark vom Zusammenspiel aus Wagengewicht, Magnetkraft und Rollreibung ab. Die Zeitmessung erwies sich als präzise. Allerdings traten auch Schwächen auf. So nutzten sich die Aluschienen während der Versuchsreihe stark ab und im Radwerk zeigte sich zu viel Spielraum, was zur erschwerten Datenerfassung führte. Die Arbeit liefert Erkenntnisse zur Implementierung von Dauermagneten in realen Eisenbahnen. Allerdings wären für weitere Versuche Optimierungen an der Schienenbeschaffenheit und der Radführung erforderlich, um externe Störeinflüsse zu minimieren.

Die Sicht des Experten

Dr. Christian Stamm beurteilte die Arbeit und kam zu nachstehender Aussage: «Wie lässt sich aus einfachen Mitteln eine Magnetschwebebahn bauen, und wie viel energiesparender fährt sie? Diese Fragen untersucht Eduardo Heiniger Cascos auf systematische und kreative Weise. Basierend auf seiner Konzeptstudie entwickelte er eine Magnet-Modellbahn mit automatisierter Zeitmessung. In zahlreichen Messungen wies er eine Steigerung der Energieeffizienz durch den Einsatz von Permanentmagneten nach. Die fertige Modellbahn ist einfach zu bedienen und eignet sich insbesondere auch für die Demonstration und das eigene Experimentieren im Schulunterricht.» Stamm verlieh der Arbeit das Prädikat «sehr gut».