Der Traum vom Fliegen

Report
Der Traum vom Fliegen
Ein Lernszenario für OSR
von Mag. Ronald Binder
Kurzbeschreibung

siehe Beilage:
 Der
Traum vom
Fliegen_Kurzbescheibung.doc
Teaching Phase 1 – Pre Visit

Wecken der Neugierde
 Experiment
1: Styroporball im Trichter:
Halte den Ball zuerst in den Trichter.
 Blase, wie in der Abbildung, in den Trichter hinein.
 Der Ball wird nicht weggeblasen, sondern
angesaugt.
 Warum?

Teaching Phase 1 – Pre Visit

Wecken der Neugierde
 Experiment
2: Schwebender Styroporball:
Biege einen Strohhalm, wie in der Abbildung.
 Halten den Ball über dem Strohhalm und blase in
den Strohhalm.
 Der Ball schwebt in der Luftströmung, selbst wenn
der Strohhalm schräg gehalten wird.
 Warum?

Teaching Phase 1 – Pre Visit

Wecken der Neugierde
 Experiment
3: Aufsteigendes Papier:
Nimm ein A4-Blatt Papier und halte es vor deinen
Mund.
 Blase nun über die Oberseite.
 Das Papier wird nach oben gedrückt.
 Warum?

Teaching Phase 1 – Pre Visit

Anknüpfen an Vorverständnis

Beschreibe folgende dir bereits aus dem
Unterricht bekannte Begriffe:
Kraft
 Wechselwirkungsgesetz
 Rückstoßprinzip
 Teilchenmodell der Luft
 Schwerkraft

Teaching Phase 2 – Pre Visit

SchülerInnen führen selbst ein Experiment
durch
 Material:
Papierstreifen 7,5x21 cm (= 1/4 von DIN-A4)
stärkeres Papier (z.B.160 g/m²)
 Schere
 Trinkhalm
 Klebestreifen
 Faden

Teaching Phase 2 – Pre Visit
 Durchführung:
Zuerst klebt man die Schmalseiten des
Papierstreifens mit Klebestreifen zusammen und
macht an der Vorderseite, etwas unterhalb der Mitte,
einen Knick. Ein Stück Trinkhalm wird senkrecht
durch die Tragfläche gesteckt und durch diesen wird
ein Faden geführt. Nun bläst man von vorne auf die
Tragfläche und beobachtet ihr Verhalten.
Teaching Phase 2 – Pre Visit
 Beobachtung:
Veränderungen an der Versuchsdurchführung
bewirken ein unterschiedliches Verhalten des
Tragflügels. Überlege!




Was passiert, wenn man stärker bläst?
Wie verändert sich das Versuchsergebnis, wenn man den
Anblaswinkel variiert?
Welche Bedeutung hat die Stärke der Krümmung der
Tragfläche?
Verwende nun ein größeres Stück Papier. Wie verhält sich
nun die Tragfläche?
Teaching Phase 2 – Pre Visit

SchülerInnen formulieren erste
Erklärungen oder Hypothesen

Mögliche Falschvorstellung:
Hauptursache des Auftriebs:
Kraft von unten
Teaching Phase 2 – Pre Visit
 Gegenargument:
Die Tragfläche erhält auch bei waagrechter
Ausrichtung eine Kraft nach oben.
http://www.kurztutorial.info/kinderfragen/flugzeu
g/warum-fliegt-ein-flugzeug.htm
Teaching Phase 2 – Pre Visit
 Gegenargument:
Ablenkung der Luft
an der Oberseite der Tragfläche.
Im Experiment mit Luft
und Wasser veranschaulicht,
Teaching Phase 3 – Visit

Sammeln von Informationen durch einen
Besuch im Technischen Museum Wien
www.tmw.at

Durchführung der Mobilen Applikation
„Fliegerträume“ in der Abteilung Luftfahrt
http://mox.fh-joanneum.at/fliegertraeume/
Teaching Phase 3 – Visit
Teaching Phase 4 – Post Visit

Erklärung des Auftriebs in der Schule
Die Form und der Anstellwinkel der Tragfläche sind
von großer Bedeutung für das Zustandekommen
des aerodynamischen Auftriebes.
 Die Tragfläche stellt für die Luftströmung ein
Hindernis dar, das „umlaufen“ werden muss. Die
Luftströmung teilt sich einen oberen und einen
unteren Bereich. Das Luftvolumen möchte sich
infolge seiner Trägheit geradlinig weiterbewegen.

Teaching Phase 4 – Post Visit

Damit würde es sich aber an der Oberseite vom
Tragflächenprofil entfernen und somit entsteht
zwischen Tragflügel und der umströmenden Luft
ein Unterdruck. Die Luft wird daher nach unten
beschleunigt und folgt der geometrischen Form der
Tragfläche. Daraus resultiert nach dem
Wechselwirkungsgesetz eine Reaktionskraft in die
Gegenrichtung, die je nach Anstellwinkel und
Flügelform einen mehr oder weniger starken
Auftrieb liefert.
Teaching Phase 4 – Post Visit
 Veranschaulichung
der Strömung
Teaching Phase 4 – Post Visit
 Berechnung
des Auftriebes
1 2
FA  v Ac A
2




ρ … Luftdichte
v … Anströmgeschwindigkeit
A … Fläche der Tragfläche (Näherungsweise das Produkt
aus Spannweite und mittlerer Tragflächentiefe)
cA … Auftriebsbeiwert (Abhängig von Profilform und
Anstellwinkel = Winkel zwischen Anströmrichtung und
Profilsehne)
Teaching Phase 4 – Post Visit
 Veränderung
Simulation
des Anstellwinkels in einer
Teaching Phase 4 – Post Visit
 Verwendung
von unterschiedlichen
Tragflächenprofilen und Geschwindigkeiten in
einer Simulation:
http://www.planetschule.de/warum/fliegen/themenseiten/t2/s1.h
tml
Teaching Phase 4 – Post Visit
 Für
besonders Interessierte: Ein Programm
der NASA: Foil Sim
http://www.grc.nasa.gov/WWW/k12/FoilSim/index.html
Teaching Phase 4 – Post Visit

Erklärung der Einführungsexperimente
Umlenkung der Strömung bewirkt eine
Reaktionskraft. Wenn die Strömung nicht
symmetrisch ist, wirkt eine resultierende Kraft in
eine Richtung.
 Beim symmetrischen Styroporball entsteht
aufgrund der Schwerkraft ebenfalls keine
symmetrische Strömung. Daher ist
A
die Kraft im Punkt A größer
als im Punkt B.
B

Teaching Phase 4 – Post Visit
 Beobachtung:
Der Styroporball beginnt sich zu drehen. Dies
zeigt, dass die Luftgeschwindigkeit an der
Oberseite stets schneller ist.
Analog: Tragflügel
Teaching Phase 4 – Post Visit
 Gesetz
von Bernoulli:
Je größer die Geschwindigkeit eines Gases
oder Flüssigkeit (bei einer Verengung), desto
kleiner ist der Druck an dieser Stelle.
http://home.earthlink.net/~mmc1919/venturi.ht
ml (interaktiv)
Teaching Phase 4 – Post Visit

Zusammenfassung der geschichtlichen
Erkenntnisse aus dem Museumsbesuch:
Teaching Phase 5 – Post Visit

Reflexion
 Aufgabe:
Jede Gruppe soll das Erlernte an
Papierfliegern testen und zum Abschluss eine
Präsentation vorbereiten.
Teaching Phase 5 – Post Visit
http://brain.exp.univie.ac.at/ypapierflieger/papfs.ht
m
 http://www.brgkepler.at/~rath/fliegen/index.html

Teaching Phase 5 – Post Visit

Lernzielüberprüfung:
quiz_Der_Traum_vom_Fliegen.htm

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