Anleitung Lehrperson Ziel: - Die Schüler kennen 5 verschiedene Flugobjekte. - Die Schüler wissen, wie diese Flugobjekte fliegen können. Arbeitsauftrag: Als Einführung in die kleine Werkstattarbeit das Arbeitsblatt 1 lösen und gemeinsam besprechen. Anschliessend führt die Lehrperson die Klasse in die kleine Werkstattarbeit ein, erklärt wo notwendig die Aufträge. Die Schüler erarbeiten die Posten weitgehend selbstständig in kleinen Gruppen. Als Abschluss im Plenum Folge Wie fliegt das Flugzeug? (Sendung mit der Maus) anschauen. Material: Verschiedene Posten- und Arbeitsblätter, Lösungsblätter A4-Papier (Papierstreifen), Bleistift, Lineal, Schere, Farbstifte, durchsichtige Becher, mit Tinte eingefärbtes Wasser, flüssiger Honig, Speiseöl, leere PET-Flasche, Tiefkühlfach, Memoryspiel, Videosequenz: Wie fliegt das Flugzeug? Sozialform: Plenum, Gruppenarbeiten Zeit: 1 Stunde 30 Minuten Zusätzliche Informationen: Auf der Webseite www.wdrmaus.de/sachgeschichten/sachgeschichten.phtml?lang=de Flugzeuge anklicken Auf der Internetseite www.kinder-hd-uni.de Luft anklicken Auf der Internetseite www.physikfuerkids.de Geschichte oder Labor anklicken http://de.wikipedia.org/wiki/flugzeug Weiterführende Ideen: Vorträge über die einzelnen Flugzeugtypen erarbeiten Seite 1 / 13
Arbeitsblatt Es gibt ganz verschiedene Arten von Flugobjekten. Wir schauen heute 5 Typen genauer an. Verbinde das Bild mit dem passenden Namen und Text. Passagierflugzeug Segelflugzeug wird auch Luftschiff genannt. Es fliegt mit Gas. Ein Hohlraum wird mit Gas aufgefüllt. fliegt mit Drehflügeln (Rotoren), welche auf dem Dach befestigt sind. muss von einem anderen Flugzeug in die Luft geschleppt werden. Dort kuppelt es sich ab und gleitet langsam wieder zu Boden. Zeppelin Helikopter fliegt nur mit heisser Luft. Ein Hohlraum wird mit heisser Luft aufgefüllt. Warme Luft ist leichter als kalte, deshalb steigt warme Luft auf. Heissluftballon fliegt mit Hilfe von Düsen. Innerhalb der Düse sind Propeller, welche die Luft einsaugen und hinten wieder ausstossen. Seite 2 / 13
03 - Fliegen Auftragsblatt AUFTRÄGE Der Helikopter Das Segelflugzeug Wie fliegt ein Helikopter? Ein kleines Experiment dazu. Warum bleibt ein Segelflieger so lange in der Luft? Der Zeppelin Der Heissluftballon Geschichten rund um den Zeppelin. Heisse Luft ist leichter als kalte. Ein Experiment dazu. Das Passagierflugzeug Memory Warum ist die Flügelform so wichtig, dass das Flugzeug fliegen kann? Ein Experiment dazu. Ein Memory zu verschiedenen Flugobjekten. Seite 3 / 13
03 - Fliegen Auftragsblatt Der Helikopter Helikopter fliegen mit Drehflügeln (Rotoren), welche auf dem Dach befestigt sind und von einem Motor angetrieben werden. Häufig haben sie auch einen Heckrotor. Der Heckrotor hilft bei der Steuerung des Helikopters. Hauptrotor Heckrotor Mit den Rotoren wird die Luft nach unten geblasen. Dadurch gewinnt der Helikopter an Auftrieb und er steigt in die Luft. Die Bewegung der Rotoren kannst du am einfachsten dank diesem kleinen Experiment beobachten: Du brauchst dazu: Einen 30 cm x 7 cm langen Papierstreifen Zeichne die Linien nach dem Muster auf deinen Papierstreifen und schneide das Papier an den angegebenen Stellen ein. Falte die beiden unteren Seiten nach innen. Falte die Unterseite an der gestrichelten Linie nach oben. Klebe das Ganze zusammen. Lass den Helikopter aus grosser Höhe nach unten fallen. Seite 4 / 13
Postenblatt Das Segelflugzeug Ein Segelflugzeug kann ohne Motor fliegen. Wenn es einmal in der Luft ist, kann es sehr lange oben bleiben. Wie funktioniert das? Das Gewicht des Flugzeuges möchte es gegen Boden ziehen die Schwerkraft zieht es nach unten. Da die Schwerkraft das Flugzeug nach unten zieht, braucht es eine andere Kraft, die es nach oben zieht, damit das Flugzeug so lange in der Luft bleibt. Diese Kraft muss genauso stark sein wie die Schwerkraft. Man nennt diese Kraft Auftrieb. Die Flügel eines Segelflugzeuges sind so gebaut, dass sie einen Auftrieb erzeugen können. Wenn das Segelflugzeug waagrecht durch die Luft segelt, erzeugen sie so viel Auftriebkraft, dass die Schwerkraft ausgeglichen werden kann. Die Flügel sind länger und schmaler als bei einem normalen Flugzeug. Da das Segelflugzeug aber keinen Motor hat, muss es zuerst von einem anderen Flugzeug in die Luft hochgeschleppt werden, bevor es fliegen kann. Seite 5 / 13
Arbeitsblatt Das Segelflugzeug Zeichne nun auf ein A4-Blatt ein grosses Segelflugzeug und beantworte auf der Rückseite des Blattes folgende Fragen. Achte darauf, dass du die Fragen jeweils mit einem vollständigen Satz beantwortest! 1. Wie heisst die Kraft, welche das Flugzeug nach unten zieht? 2. Wie heisst die Kraft, welche das Flugzeug nach oben zieht? 3. Wie steigt das Segelflugzeug am Anfang des Fluges in die Luft? 4. Warum braucht das Segelflugzeug ein anderes Flugzeug, um es hochzuschleppen? Seite 6 / 13
Postenblatt Der Zeppelin Zeppeline werden auch Luftschiffe genannt. Sie sehen ja auch eher aus wie Schiffe, die in der Luft schwimmen. Zeppeline wurden 1898 von Graf von Zeppelin erfunden. Das erste Luftschiff war unglaubliche 128 Meter lang und bei seinem ersten Flug flog es über den Bodensee. Zeppeline fliegen, weil sie mit einem Gas gefüllt sind, das leichter als Luft ist. Am Anfang wurde Wasserstoffgas benutzt. Aber dieses Gas ist sehr gefährlich, weil es sich sehr leicht entzündet. Deshalb fliegen heute die Zeppeline mit Heliumgas. Dieses Gas kennt ihr sicher alle, von den Luftballonen her... Zeppeline können in der Luft dank einem Motor gesteuert werden. Die grosse Zeit der Zeppeline war von 1900 bis 1930. Damals wurden sie im Personenverkehr, im Militär und für Forschungszwecke benutzt. Sogar über den Nordpol sind sie geflogen. 1937 beendete hingegen eine schreckliche Katastrophe das Zeitalter der Luftschiffe. Der Zeppelin Hindenburg stürzte ab und verbrannte. Seitdem gelten Zeppeline als gefährlich. Seite 7 / 13
Arbeitsblatt Der Zeppelin Ist ein Gas leichter als die Luft, vermischen sich die beiden Dinge nicht miteinander, sondern das Gas schwimmt auf der Luft. Leider ist dies ganz schwierig zu zeigen. Flüssigkeiten funktionieren nach demselben Prinzip. Und das Tolle an Flüssigkeit ist, dass man damit ganz einfach gute Experimente machen kann! Dazu brauchst du: Einen durchsichtigen Becher Drei verschiedene Flüssigkeiten: - mit Tinte oder Lebensmittelfarbe gefärbtes Wasser - flüssiger Honig - Speiseöl Gib als Erstes den flüssigen Honig in den Becher. Am besten lässt du ihn über den Rücken eines Esslöffels langsam in den Becher laufen, bis er zu einem Viertel gefüllt ist. Als Nächstes kommt dieselbe Menge Speiseöl und nun noch genauso viel von dem gefärbten Wasser. Beobachte den Becher genau. Was geschieht? Das Gas beim Zeppelin funktionert genau gleich wie das Speiseöl beim Wasser: Es schwimmt über der Luft, weil die Luft schwerer ist. So kann der Zeppelin fliegen. Seite 8 / 13
Postenblatt Der Heissluftballon Der Heissluftballon fliegt nach dem Prinzip, dass sich heisse Luft ausdehnt und kalte Luft zusammenzieht. Warme Luft dehnt sich aus und kalte Luft zieht sich zusammen. Möchtest du sehen, wie das geht? Dann mach das Experiment dazu! Du brauchst dazu: Eine leere Plastikflasche mit Schraubverschluss Warmes Wasser Einen Kühlschrank (Gefrierfach) Füll die Flasche mit warmem Wasser und warte ein wenig. Schütte das Wasser in die Spüle. Ist die Flasche noch warm? Dann ist auch die Luft in der Flasche drin warm. Drehe den Schraubverschluss ganz fest zu und lege die Flasche ins Gefrierfach. Nach etwa zwei Minuten holst du sie wieder heraus. Was ist passiert? Die Luft in der Flasche hat sich beim Abkühlen so stark zusammengezogen, dass die Seitenwände der Flasche nach innen eingedrückt sind! Heisse Luft dehnt sich aus und ist dadurch auch leichter als kalte Luft. Deshalb steigt heisse Luft auf. Diesen Auftrieb nutzt der Heissluftballon zum Fliegen. Seite 9 / 13
Postenblatt Das Passagierflugzeug Flugzeuge sind sehr schwer, und doch können sie sich mühelos in die Lüfte heben. Wie funktioniert dies nur? Dass das Flugzeug fliegen kann, hat natürlich etwas mit den Flügeln zu tun und mit der Luft, die an den Flügeln vorbeiströmt. Das Flugzeug braucht einen Propeller oder eine Turbine, welche es antreibt. Man nennt diese Kraft Vortrieb. Sobald das Flugzeug in der Luft ist, wird eigentlich sein eigenes Gewicht von der Schwerkraft wieder zu Boden gezogen. Es braucht also noch eine Kraft, die genauso stark wie die Schwerkraft ist und das Flugzeug nach oben zieht. Dies ist der Auftrieb. Den Auftrieb gewinnt das Flugzeug dank der Form seiner Flügel und der Luft, die an den Flügeln vorbeiströmt. Wie ihr ja schon wisst, ist die Form des Flügels genau gleich wie die Form eines Vogelflügels: Arbeitsblatt Seite 10 / 13
Das Passagierflugzeug Im Flug durchschneidet der Flügel die Luft. Dabei strömt die Luft schneller über den Flügel als unter dem Flügel hindurch. Ursache ist die Wölbung der Flügeloberseite. Schneller strömende Luft hat weniger Druck als langsamere Luft. Wie ein Sog hebt sie das Flugzeug in die Höhe. Die Luft unter dem Flügel hilft dabei, weil sie von unten mit nach oben drückt. Es ist also so, als würde jemand von oben ziehen und von unten drücken. Diese Kraft nennt man Auftrieb. Die Auftriebskraft ist recht kompliziert zu verstehen. Aber folgendes Experiment hilft dir, dieses Flugrätsel zu verstehen. Dazu braucht es: Einen langen Papierstreifen, etwa 7 cm breit und 30 cm lang. Du hältst den Papierstreifen an einem dünnen Ende unterhalb deiner Lippen hin. Der Papierstreifen ist jetzt ungefähr so gewölbt wie ein Flugzeugflügel. Was wird mit dem Papierstreifen passieren, wenn du drüber pustest? Was vermutest du? 1) Das Papier hängt wie zuvor. 2) Das Papier hebt sich an. 3) Das Papier wird nach unten gedrückt. Überprüfe deine Vermutung! Lösungen Richtig ist. Seite 11 / 13
LÖSUNG Passagierflugzeug Segelflugzeug wird auch Luftschiff genannt. Es fliegt mit Gas. Ein Hohlraum wird mit Gas aufgefüllt. fliegt mit Drehflügeln (Rotoren), welche auf dem Dach befestigt sind. muss von einem anderen Flugzeug in die Luft geschleppt werden. Dort kuppelt es sich ab und gleitet langsam wieder zu Boden. Zeppelin Helikopter fliegt nur mit heisser Luft. Ein Hohlraum wird mit heisser Luft aufgefüllt. Warme Luft ist leichter als kalte, deshalb steigt warme Luft auf. Heissluftballon fliegt mit Hilfe von Düsen. Innerhalb der Düse sind Propeller, welche die Luft einsaugen und hinten wieder ausstossen. Seite 12 / 13
Lösungen Zum Arbeitsblatt Das Segelflugzeug : 1) Wie heisst die Kraft, welche das Flugzeug nach unten zieht? Die Schwerkraft 2) Wie heisst die Kraft, welche das Flugzeug nach oben zieht? Der Auftrieb 3) Wie steigt das Segelflugzeug am Anfang des Fluges in die Luft? Es muss von einem anderen Flugzeug hochgeschleppt werden. 4) Warum braucht das Segelflugzeug ein anderes Flugzeug, um es hochzuschleppen? Weil das Segelflugzeug selber keinen Motor hat. Zum Arbeitsblatt Das Passagierflugzeug : Korrekte Antwort ist: Das Papier hebt sich an. Seite 13 / 13