ARD-alpha - Schulfernsehen


27

Natur und Technik Der Traum vom Fliegen

Das Fliegen hat sich der Mensch von den Vögeln abgeschaut. Zuerst war die Natur Auslöser der Sehnsucht nach Flügeln, dann wurde sie zur Lehrmeisterin der modernen Flugphysik. Sie orientierte sich am Vorbild der Tiere, die das schon lange und besser können.

Von: Hermann Deger & Petra Reinold, ein Film von Wolfgang Völker & Hermann Deger

Stand: 19.03.2013

Flug | Bild: BR

Fliegen sieht so leicht aus – wenn wir den Vögeln dabei zuschauen. Um es ihnen nachzumachen, brauchen wir technische Hilfsmittel. Damit wir solche Flugapparate bauen können, müssen wir aber erst einmal verstehen, wie und warum etwas fliegt. Und das ist gar nicht so einfach.

Wie überwindet ein Drachen die Schwerkraft?

PDF-Download

Unterlagen zum Download | Bild: colourbox.com zum Download Der Traum vom Fliegen Informationen für Lehrer und Schüler

Fakten, didaktische Hinweise, Literatur und Links zum Thema - alles was man für den Unterricht braucht. [mehr]

Schauen wir uns einmal genauer an, wie sich ein Drachen in der Luft hält. Seine bespannte Fläche steht schräg gegen den Wind, der abgelenkt wird und eine Auftriebskraft nach schräg oben auf den Drachen ausübt. Die Zugkraft der Schnur und die Gewichtskraft wirken entgegengesetzt. Solange sich die Kräfte im Gleichgewicht befinden, steht der Drachen stabil im Wind. Wird der Wind stärker, steigt der Drachen nach oben. Dabei wird der Winkel gegen den Wind flacher, bis der Drachen weiter oben wieder eine stabile Flugposition einnimmt.

Ein Lenkdrachen kann durch die Zugschnüre so gestellt werden, dass der Wind auch zur Seite abgelenkt wird. Dann drückt der Wind den Drachen nach rechts. Weil er aber an den Schnüren hängt, vollzieht er eine Kreisbewegung.

Und warum fliegt ein Flugzeug?

Auch beim Flugzeug spielt die Umlenkung des Windes eine Rolle. In der Startphase stehen die Flügelflächen, die durch weit ausgestellte Klappen noch vergrößert werden, relativ steil im Wind. Die Schubkraft der Triebwerke entspricht der Zugkraft.

Aber damit ist noch nicht erklärt, warum ein Flugzeug nach Erreichen seiner Flughöhe mit fast waagrecht gestellten Flügeln weiterfliegen kann. Entscheidend ist dabei das Profil der Flügel, das die Luftströmungen beeinflusst. Am Beginn der Startphase tritt dabei noch keine Auftriebskraft auf.

Wird das Flugzeug beschleunigt, dann werden die Luftströmungen um das Flügelprofil schneller; der Luftwirbel an der hinteren Kante löst sich dann ab und im Gegenzug rotiert die Luft andersherum um das Profil. Dadurch strömt die Luft oben wesentlich schneller als an der Unterseite des Flügels. Nach einem allgemeinen physikalischen Gesetz verursacht diese Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten einen Druckunterschied zwischen Flügelober- und Flügelunterseite. Dadurch wird das Flugzeug über die Flügel nach oben gedrückt.

Der Albatross - Flugkünstler und Bruchpilot

Ein hoch spezialisierter Flieger ist der Albatross, der die ständigen Windbewegungen über dem Meer mit einer sehr lang gestreckten Flügelform nutzt, die ihn bis zu 80 Kilometern pro Stunde schnell werden lässt.

Mit den Flügeln schlagen müssen Vögel immer dann, wenn der tragende Windstrom abreißt. Das komplizierte Zusammenspiel der einzelnen Flügelabschnitte beim Schlagen bewirkt den Auftrieb und die Vorwärtsbewegung.

Genau wie bei großen Transportflugzeugen sind auch bei schweren Vögeln wie dem Albatross das Starten und Landen nicht so einfach. Kein Wunder, dass diese Schwergewichte lieber in der Luft bleiben und nicht wie unsere Spatzen ständig von Ast zu Ast fliegen.


27