Wie fliegen Flugzeuge?
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Grundlagen zum Thema Wie fliegen Flugzeuge?
Wie fliegen Flugzeuge?
Du weißt, dass es viele Tiere gibt, die fliegen können, und du hast auch schon welche davon gesehen. Sicher weißt du, dass es dank der Technik auf für den Menschen die Möglichkeit gibt, durch die Luft von einem Ort zum anderen zu fliegen – das Flugzeug. Doch es ist nicht selbstverständlich, dass so ein großes Flugzeug fliegen kann. Wie die Menschen darauf kamen und wie sie es dann technisch umsetzen konnten, wird hier erklärt. Du lernst, welche Kräfte auf jeden fliegenden Körper wirken. Dabei mussten die Menschen herausfinden, wie sie der Erdanziehungskraft entgegenwirken konnten. Denn würde der Anziehungskraft der Erde beim Flugzeug nicht eine gleichgroße oder sogar größere Kraft entgegengesetzt werden, dann würde das Flugzeug wie ein Stein vom Himmel fallen. Du lernst also hier, wie beim Flugzeug der sogenannte Auftrieb erzeugt wird. Bei dieser Idee hilft uns Newtons drittes Gesetz. Ausschlaggebend für die Auftriebskraft ist nicht, wie du eventuell vermuten könntest, der Motor, sondern die Krümmung der Tragflächen. Diese lenken den Luftstrom in eine bestimmte Richtung und können so die nach oben gerichtete Kraft erzeugen. Wie das genau funktioniert, kannst du ihier lernen. Außerdem werden dir noch weitere Beispiele genannt, bei denen das selbe Prinzip genutzt wird, um Körper fliegen zu lassen.
Aerodynamik – Stromlinienform
Wenn sich Objekte oder Lebewesen bewegen, dann wirkt ihrer Bewegung immer eine Kraft entgegen. Diese wird durch die Reibung ausgelöst. Im Wasser kennst du diesen Widerstand als Wasserwiderstand, in der Luft als Luftwiderstand. Das steigert natürlich den Energieverbrauch, was uns Menschen nicht gelegen kommt. Technikerinnen und Techniker haben sich etwas ausgedacht, um diesen Widerstand zu minimieren. Wir nennen es die Stromlinienform. Sie hilft dabei, dass die Luft oder das Wasser nicht oder möglichst wenig von dem Objekt aufgehalten wird. So wird auch der Widerstand kleiner. Du wirst einige technische Beispiele kennen lernen, bei denen die Stromlinienform zum Einsatz kommt. Du hast sicher schon einmal ein Foto von einem Kampfjet gesehen. Ohne die Stromlinienform könnte sich dieser niemals so schnell durch die Luft bewegen. Doch auch einige Tiere haben sich angepasst und nutzen die Stromlinienform. Eines dieser Tiere ist der Tölpel. Der Tölpel ist der größte Meeresvogel Europas. Er kann sich dank einer geschickten körperlichen Anpassung im Wasser sehr schnell fortbewegen, um so Fische zu fangen.
Viel Spaß beim Lernen!
Transkript Wie fliegen Flugzeuge?
Dank der Evolution gibt es viele Tiere, die fliegen können, aber erst im Jahr 1903 gelang zum ersten Mal einem Menschen ein motorgetriebener Flug. Damals erhoben sich die Brüder Wright in die Lüfte. Das war nur möglich, weil man verstanden hatte, welche Kräfte beim Fliegen am Werk sind und wie man sie beeinflussen kann. Die Anziehungskraft der Erde wirkt in Richtung des Erdmittelpunkts und zieht ein Flugzeug zum Boden hin. Um in der Luft zu bleiben, muss es eine nach oben gerichtete Kraft von mindestens der gleichen Größe aufbringen. Wenn man ein Flugzeug so leicht wie möglich baut, reduziert man damit die benötigte nach oben gerichtete Kraft. Die nach oben gerichtete Kraft, die das Flugzeug in der Luft hält, nennt man Auftrieb, und das Geheimnis, wie sie entsteht, liegt in der Form der Tragflächen und wie sich Luft über sie hinwegbewegt. „Unterhalb der Tragfläche lenkt deren Krümmung den Luftstrom nach unten weg. Was vielleicht nicht so unmittelbar einleuchtend ist, ist der Umstand, dass die Luft nicht einfach so gerade über die Oberseite der Tragfläche hinwegströmt. Tatsächlich wird die Luft oberhalb der Tragfläche ebenfalls nach unten abgelenkt. Um das zu tun, muss die Tragfläche eine Kraft auf die Luft ausüben, sie muss sie nach unten drücken. Und nach dem dritten newtonschen Gesetz übt die Luft im Gegenzug Druck auf die Tragfläche aus und erzeugt so eine Kraft, die wir Auftrieb nennen.“ Newtons drittes Gesetz der Bewegung besagt, dass jede Aktion eine gleich große, aber entgegengerichtete Kraft besitzt. Die nach unten gerichtete Kraft auf die Luft erzeugt also eine nach oben gerichtete Kraft auf den Flügel. Wenn der Auftrieb gleich groß oder größer als die Anziehungskraft der Erde auf das Flugzeug ist, kann das Flugzeug am Himmel fliegen. Das gleiche Prinzip wird bei allen möglichen Arten von Flugzeugen und auch bei Hubschraubern genutzt. Die Motoren sorgen selbst nicht für den Auftrieb, sie bewegen das Flugzeug nur nach vorn oder treiben die Rotorblätter eines Hubschraubers an und zwingen die Luft so, über die Tragflächen zu gleiten. Nicht die Evolution, sondern unser sich entwickelndes Verständnis physikalischer Gesetze hat es dem Menschen erlaubt, die Lüfte zu erobern.
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