Projektförslag till gymnasiearbetet

Fotografera stjärnhopar

Simulera mörk materia

Undersök trekropparsproblemet

Fördjupning: Atomär astrofysik

Skapar naturen eller vetenskapen bäst material?

Biomimik eller biomimetik är teknik som försöker efterlikna förebilder i naturen. Kardborreband är ett känt exempel. Men är egentligen naturen eller vetenskapen bäst på att konstruera starka material?
Undersök draghållfastigheten i olika textilfibrer, t ex kokos, bomull, hampa, ull eller silke, och jämför med konstfiber.

Vertikal odling

Att odla mat i rymden

Ett liv på Mars skulle innebära att vi behöver odla vår egen föda. Men även långdistansresor i rymden ställer till det med leverans av mat. Gör ett experiment där du odlar växter utifrån olika förhållanden som kan efterlikna en rymdstation eller Mars.

Odla egna alger

Försök få tag på alger i form av cyanobakterier. Testa att odla prov i olika pH, saltnivåer, temperaturer osv. Du kan mäta OD (optical density), vilket är ett mått på koncentrationen av biomassan i provet, med en spektrofotometer om du har tillgång till det på din skola. Du kan också plocka alger och plantera.

Återvinn protein

För dig som har en spektrofotometer och ev en lite större centrifug på skolan: Samla in och undersök halten protein i några proteinrika källor, t ex ovomucin som förekommer i äggvita. Undersök och prova olika metoder för att utvinna olika typer av proteiner, t ex utsaltningsmetoden.

Förbättra munskydd!

Under Covid 19-pandemin har efterfrågan på plasthandskar, munskydd och annan skyddsutrustning varit stor. Det kan dock vara en utmaning att få människor att använda t ex munskydd på rätt sätt. Kan du skapa ett munskydd som är bekvämare att bära men som du inte tror innebär ett sämre smittskydd?

Undersök isens egenskaper

Varje år inträffar olyckor där skridskoåkare eller fiskare går igenom isen pga bristande kunskap om hur isens tillväxt och bärighet fungerar och fysiken bakom. Frys is från olika sjöar eller vattendrag och undersök dess egenskaper.

Programmera en självkörande virtuell bil

Neurala nätverk måste tränas innan de kan användas ute på vägarna, och det görs lättast i en virtuell värld där bilen och dess omgivning simuleras på en dator. Man måste dock se till att en bil som tränats virtuellt även fungerar i verkligheten. Hur gör man det? Måste man testa den i verkligheten för att veta, eller kan man se tecken på det redan i den virtuella världen?

Programmera en självkörande RC-bil

Dagens bilindustri rör sig mer och mer åt självkörande bilar. För att en bil skakunna köra själv används ofta kameror och andra sensorer som kan ta reda på hur omgivningen ser ut, och sedan används denna information av ett neuralt nätverk som avgör hur bilen ska köra. Det här är en idé för dig som har ett förintressse för AI, och är beredd att lägga ett antal timmar extra på ditt projekt, eftersom denna idé både inkluderar konstruktionen av själva bilen och programmeringen!

Undersök trekropparsproblemet

Simulera mörk materia

Bygg ett energismart hus

Bygg effektivaste vindkraftverket

Bygg din egen partikelaccelerator

Konstruera din egen partikelaccelerator med hjälp av en 12 V spänningskälla, elektromagneter och en kula som kan accelerera i en cirkulär plastslang. Kontrollera kulans hastighet och vakuum i slangen genom att programmera din egen Arduino-kod. Samla in din data och skapa diagram med olika parametrar som t ex visar den elektromagnetiska pulsen som funktion av kulans hastighet, eller optimera designen för att undersöka kulans maxhastighet.

Förbättra munskydd!

Under Covid 19-pandemin har efterfrågan på plasthandskar, munskydd och annan skyddsutrustning varit stor. Det kan dock vara en utmaning att få människor att använda t ex munskydd på rätt sätt. Kan du skapa ett munskydd som är bekvämare att bära men som du inte tror innebär ett sämre smittskydd?

Undersök isens egenskaper

Varje år inträffar olyckor där skridskoåkare eller fiskare går igenom isen pga bristande kunskap om hur isens tillväxt och bärighet fungerar och fysiken bakom. Frys is från olika sjöar eller vattendrag och undersök dess egenskaper.

Skapar naturen eller vetenskapen bäst material?

Biomimik eller biomimetik är teknik som försöker efterlikna förebilder i naturen. Kardborreband är ett känt exempel. Men är egentligen naturen eller vetenskapen bäst på att konstruera starka material?
Undersök draghållfastigheten i olika textilfibrer, t ex kokos, bomull, hampa, ull eller silke, och jämför med konstfiber.

Självstartande hävert

En hävert är ett smart rör som kan få vatten att rinna "uppför" en kant för att sedan tömmas på en lägre nivå, nästan som magi! De används för allt från att tömma ett akvarium till stora industriella processer. Vanligtvis måste man suga igång flödet, men det finns speciella hävertar som startar helt av sig själva. Det här projektet handlar om att utforska och förstå hur en sådan manick fungerar.

Elektrisk dämpning av en svängande magnet

När en magnet fäst i en fjäder sätts i rörelse uppstår en harmonisk svängningsrörelse. Men vad händer om man introducerar en elektrisk komponent? Genom att låta magneten svänga inuti en elektrisk spole kan man "bromsa" eller dämpa rörelsen. Detta fenomen, där mekanisk energi omvandlas till elektrisk energi och sedan värme, är grunden för många tekniska tillämpningar, från stötdämpare i bilar till bromssystem i tåg.

Fontänen från en fallande ring

Ett enkelt experiment kan ibland skapa överraskande och vackra resultat. Om man släpper en platt metallring i en tank med vatten kan en imponerande fontän skjuta upp i luften, mycket högre än man kanske kunde tro. Detta fenomen beror på hur ringens energi överförs till vattnet och hur vattnet sedan rör sig för att fylla tomrummet. Det är ett perfekt exempel på komplex fluiddynamik i liten skala!

Hur värme får olja att flyta

Har du någonsin lagt märke till hur matolja beter sig i en varm stekpanna? Ofta bildas intressanta mönster och oljan tycks flyta ut från den varmaste punkten. Detta beror inte bara på att oljan blir mer lättflytande, utan på ett fenomen som kallas Marangonieffekten, där skillnader i ytspänning skapar ett flöde. Att förstå detta kan vara nyckeln till allt från att laga den perfekta pannkakan till att designa microchips.

Stående vågor på ett snurrat gummiband

Vågor finns överallt runt omkring oss, från ljudvågor i luften till ljusvågor från solen. Ett spännande sätt att studera vågor är genom att skapa stående vågor, där det ser ut som att vågen står stilla och bara svänger upp och ner. Detta projekt utforskar ett finurligt sätt att skapa sådana vågor med hjälp av ett gummiband och en snurrande boll, där lagrad rotationsenergi omvandlas till vacker vågrörelse.

Rörelsemysteriet hos en flipo flip

Hur kan ett föremål som inte är runt ändå rulla? Leksaken Flipo Flip (eller liknande former) kan, när den knuffas till på rätt sätt, "volta" framåt flera varv i en fascinerande rörelse. Detta beror på ett komplicerat samspel mellan dess form, tyngdpunkt och den energi den får från början. Att förstå denna rörelse är en rolig utmaning i klassisk mekanik.

Tennisracket-teoremet i fritt fall

Kasta upp ett tennisracket (eller en bok) i luften och försök få det att snurra runt sin längsta axel. Det går bra. Försök med den kortaste axeln. Det går också bra. Men försök att få den att snurra stabilt runt den mellersta axeln – då händer något konstigt! Objektet kommer plötsligt att "flippa" och byta rotationsriktning. Detta kallas tennisracket-teoremet (eller Dzhanibekov-effekten) och är ett slående exempel på rotationsdynamikens lagar.

Fordon som accelererar på ett magnetspår

Kan ett fordon accelerera "av sig självt" på en plan yta? Med hjälp av smart placerade magneter är det möjligt! Genom att skapa ett spår av magnetpar och låta ett litet "fordon" med magnetiska hjul rulla över dem, kan magnetisk potentiell energi omvandlas till rörelseenergi. Detta projekt utforskar magnetisk levitation och propulsion, tekniken bakom framtidens snabbtåg.

Styr svävande grafit med ljus

De flesta känner till att magneter kan dra till sig eller stöta bort varandra. Men vissa material, som grafit (finns i blyertspennor), är diamagnetiska, vilket betyder att de svagt stöts bort av båda polerna på en magnet. Med tillräckligt starka magneter kan man få en tunn grafitskiva att sväva! Det fascinerande är att man sedan kan styra dess rörelse bara genom att belysa den. Detta projekt utforskar den subtila kopplingen mellan ljus, värme och magnetism.

Kraterbildning under vatten

När sand eller annat finkornigt material släpps i en behållare med vatten, sjunker det till botten. Men istället för att bara bilda en platt hög kan det under rätt förhållanden forma en stabil, kraterliknande struktur. Detta fenomen är ett vackert exempel på hur samverkan mellan partiklar och en omgivande vätska kan leda till oväntade och stabila formationer, liknande de vi ser i naturen, från flodbäddar till kratrar på andra planeter.

Bygg en färgväljare av sockerlösning

Vitt ljus består egentligen av alla regnbågens färger. En monokromator är ett instrument som kan plocka ut en enda färg (en smal våglängd) ur vitt ljus. Man kan bygga dyra sådana med prismor och gitter, men det går också att skapa en enkel variant med hjälp av socker, vatten och polarisationsfilter! Detta beror på att sockerlösning har en fascinerande egenskap: den kan vrida polarisationsplanet hos ljus, och den gör det olika mycket för olika färger.

Ett mynts dans i vätska

Ett fallande höstlöv tumlar, fladdrar och dalar oförutsägbart mot marken. Förvånansvärt nog kan ett mynt som faller genom en vätska uppvisa en nästan identisk, komplex rörelse. Istället för en rak dykning kan myntet börja vicka, spiralisera eller "fladdra" ner mot botten. Detta projekt handlar om att undersöka detta kaotiska men vackra samspel mellan ett fallande objekt och den omgivande vätskan.

Vibrerande linjal

Alla som har suttit på en tråkig lektion har nog provat det: att hålla en linjal mot bordskanten och knäppa till den så att den vibrerar och skapar ett ljud. Genom att ändra hur lång del av linjalen som sticker ut ändras tonhöjden. Detta enkla experiment är en fantastisk introduktion till akustik och de grundläggande principerna för hur musikinstrument fungerar. Varje objekt har sina egna "resonansfrekvenser" som bestämmer vilket ljud det skapar.

Former av saltkristaller

När en droppe saltvatten torkar på en yta bildas saltkristaller. Men istället för en enhetlig fläck kan man, särskilt på en yta som stöter bort vatten (hydrofob), se en otrolig variation av vackra och komplexa kristallstrukturer som ibland liknar fraktaler eller små "varelser". Hur dessa mönster uppstår beror på ett komplext samspel mellan avdunstning, kristalltillväxt och vätskans rörelse i den krympande droppen.

Newtons vagga utan kollisioner

Newtons vagga, med sina klickande stålkulor, är en klassisk demonstration av bevarande av rörelsemängd och energi. Men vad händer om man byter ut de kulorna mot magneter som stöter bort varandra utan att någonsin kollidera? Man får en magnetisk vagga som kan bete sig på liknande sätt, men som också kan uppvisa helt nya och spännande rörelsemönster. Detta projekt utforskar energiöverföring via magnetiska fält istället för direkta kollisioner.

Gör spagetti starkare genom att tvinna den

En enda spagettistrå är skör och går lätt av. Ett knippe är starkare, men kan fortfarande lätt böjas och brytas. Men vad händer om man tvinnar knippet innan man belastar det? Det visar sig att ett tvinnat knippe spagetti kan motstå betydligt större krafter från sidan (tvärkrafter) än ett rakt knippe. Detta är samma princip som används för att göra starka rep och kablar genom att tvinna ihop mindre trådar.

En flamma som jagar sig själv i en ring

En flamma behöver bränsle och syre för att brinna. Men vad händer om man arrangerar bränslet på ett smart sätt? Om man häller ett tunt lager brännbar vätska i en ringformad ränna kan en flamma börja propagera, eller "resa", kontinuerligt runt i ringen. Flamman rör sig framåt samtidigt som den värmer upp bränslet framför sig, vilket skapar en självunderhållande, resande våg av förbränning. OBS! Detta experiment kräver stor försiktighet och måste utföras under uppsikt av en vuxen i en säker miljö.

Skapa nedbrytbar plast

Undersök trekropparsproblemet

Fysisk aktivitet och inlärningsförmåga

Det är allmänt känt att fysisk aktivitet påverkar koncentrationsförmågan och därmed också vår inlärningsförmåga. Men finns det någon skillnad på kortvarig eller långvarig fysisk aktivitet?

Träningseffekter med olika träningsformer

Olika träningsformer bidrar till olika fysiologiska effekter, t ex beroende på om man föredrar konditions- eller styrketräning. Kan du undersöka om det någon skillnad mellan personer som utövar olika typer av sporter genom att utforma ett standardiserat kapacitetstest som du följer upp med mätningar?

Rena vatten

Idag saknar omkring 1,2 miljarder människor rent dricksvatten och stora områden lider av permanent vattenbrist. När man renar vatten är det viktigt att vattnet rensas från smuts och partiklar som kontaminerar vattnet. Ett steg som används inom vattenrening är filtrering. Undersök om du kan konstruera egna filter och mäta deras effektivitet genom att analysera hur stor del av det kontaminerade vattnet som filtreras till rent vatten.

Avsalta vatten

Endast 3 % av vattnet på jorden består av sötvatten, varav 2 % är bundet i glaciärer. Idag saknar omkring 1,2 miljarder människor rent dricksvatten och stora områden lider av permanent vattenbrist. Undersök möjligheten till att omvandla saltvatten till sötvatten på ett energismart sätt hemma eller i länder som har brist på sötvatten, genom t ex destillering eller omvänd osmos.

Skapa ett vattenreningskretslopp

Bara i Europa förbrukar vi miljarder kubikmeter vatten varje år. Med en ökad befolkningstillväxt, urbanisering, föroreningar och klimatförändringarnas effekter kan vattentillgången i framtiden komma att förändras. För att spara på vatten kan man skapa vattenreningskretslopp där vattnet som används kan återinföras igen efter användning. 

Etisk AI?

Genom historien finns många exempel på hur teknik utvecklats utan att vara tillräckligt anpassad för olika människors behov. Hur ser processen ut vid introducerandet av ny teknik? Testa hur en gratis AI- applikation ställer sig till kontroversiella ämnen.

Skapar naturen eller vetenskapen bäst material?

Biomimik eller biomimetik är teknik som försöker efterlikna förebilder i naturen. Kardborreband är ett känt exempel. Men är egentligen naturen eller vetenskapen bäst på att konstruera starka material?
Undersök draghållfastigheten i olika textilfibrer, t ex kokos, bomull, hampa, ull eller silke, och jämför med konstfiber.

Bygg en solar boiler plant

Bygg en egen fuzzer

Detta projekt är åt det avancerade hållet och passar dig som har ett stort intresse och förkunskaper. Här ska du bygga din egen fuzzer, dvs ett program som testar att köra ett annat program på en mängd slumpmässig indata som muteras för att maximera en viss egenskap i programmet som testas. Exempel på egenskaper som kan maximeras är “code coverage”, dvs andelen kod som används i exekveringen.

Testa 3D-printade former och strukturer

Kolla om din skola har en 3D-printer, eller om du kan låna en någonstans i din närhet. 3D-printa olika former och med olika strukturer. Undersök hur de olika modellerna påverkas av mekaniska påfrestningar samt vilken struktur och material som är att föredra i olika verkliga byggsituationer. Kanske kan du simulera en jordbävning och se vilka konstruktioner som tål naturkatastrofer bäst?

Kryptografi

Kryptografi är en del av matematiken som ofta förekommer i CTF-uppgifter. CTF, eller Capture The Flag, är ett spel där spelaren ska hitta och fånga en flagga som dolts i en uppgift. Implementera en frekvensanalysator för att knäcka några klassiska chiffer, t ex Caesar-chiffer eller Vigenère-chiffer.

Bygg din egen partikelaccelerator

Konstruera din egen partikelaccelerator med hjälp av en 12 V spänningskälla, elektromagneter och en kula som kan accelerera i en cirkulär plastslang. Kontrollera kulans hastighet och vakuum i slangen genom att programmera din egen Arduino-kod. Samla in din data och skapa diagram med olika parametrar som t ex visar den elektromagnetiska pulsen som funktion av kulans hastighet, eller optimera designen för att undersöka kulans maxhastighet.

Bygg effektivaste vindkraftverket

Bygg ett energismart hus