====== Experiment zu "Luft bremst und kann etwas tragen" ====== ===== Experiment: Wir bauen einen Fallschirm ===== ==== Material ==== {{ :805bf708-aa0f-4473-9669-61df814a1e12.jpeg?150|}} * {{:fallschirmvorlage.pdf |Vorlage Fallschirm}} * Schere * Klebeband * etwas Knete * eine Büroklammer * DIN A4 Papier ==== Durchführung ==== {{:b45d0af1-e775-47a1-923e-349a8b577dbf.jpeg?50|}} Bedenke beim Experimentieren die Regeln und die Schritte des [[allgemeines|Forscherkreislaufs]]. - Nimm die Vorlage für den Fallschirm. Wenn du möchtest, kannst du ihn bemalen. Schneide die Vorlage aus. {{ :18346985-a355-4595-b98c-a570d10a19a7.jpeg?280|}} - Schneide aus Papier 6 Streifen mit einer Länge von 15 cm und einer Breite von 1 cm aus. - Befestige die Streifen am Fallschirm mit Klebestreifen. Klebe dazu jeweils das Ende eines Papierstreifen auf die schwarzen Punkte. - Nimm die freien Enden der Streifen, führe sie zusammen und befestige sie wie auf dem Bild mit einer Büroklammer aneinander. Befestige einen Knetklumpen am unteren Ende des Fallschirms. Probiere den Fallschirm aus und lass ihn aus einiger Höhe fallen. - Zeichne mit Kreide einen kleineren Kreis und einen größeren außen herum auf den Boden. Nimm einen stabilen Stuhl zu Hilfe, stelle dich darauf und lasse den Fallschirm über dem Mittelpunkt der Kreise fallen. Landet der Fallschirm in der Mitte? Wie oft von 10 Würfen schaffst du es, dass er in der Mitte landet? - Schneide oben in die Mitte des Fallschirms ein kleines (erbsengroßes) Loch. Lasse den Fallschirm erneut aus gleicher Höhe fallen. Wo landet er? Vergleiche die Ergebnisse des Fallschirms mit und ohne Loch. ==== Beobachtung ==== ++++ Wenn du hier klickst, kannst du die Beobachtung lesen. | ### Der Fallschirm ohne Loch fliegt unkontrolliert. Er landet selten im Inneren der Kreise. Dagegen fliegt der Fallschirm mit Loch etwas schneller und kontrollierter zu Boden. Er landet öfter in der Mitte der Kreise. ### ++++ ==== Erklärung ==== ++++ Hier findest du die Erklärung zum Experiment. | ### Wenn wir etwas fallen lassen, z.B. einen Apfel, fällt er immer auf den Boden. Das liegt an der Erdanziehungskraft. Die Erdanziehungskraft ist der Grund, warum alles auf den Boden fällt. Löst sich ein Apfel vom Ast eines Baumes, fällt er nach unten. Der Fallschirm fliegt aber langsamer nach unten als ein Apfel. Warum ist das so? ### ### Der Fallschirm fällt durch die Erdanziehungskraft zu Boden. Die Luft, die sich unter dem geöffneten Fallschirm staut, verlangsamt jedoch den freien Fall. Die bremsende Kraft, die auf den Fallschirm wirkt, bezeichnet man als Luftwiderstand. Je größer die Fläche des Fallschirms ist, desto größer ist auch der Luftwiderstand. ☞ **Probier doch mal aus:** Baue größere und kleinere Fallschirme. Der Luftwiderstand wirkt beim Fall dem Gewicht des Fallschirms entgegen. Deshalb sinkt der Fallschirm langsamer zu Boden und wird abgebremst. Ist der Fallschirm geöffnet, sinkt er mit gleichbleibender Geschwindigkeit zu Boden. ### ### Das Loch verringert die Fläche des Fallschirms, gegen die die Luft drücken kann. Der Luftwiderstand wird kleiner und der Schirm fällt schneller nach unten. Beim Fallschirm ohne Loch, muss die Luft über die Schirmränder entweichen. Dies führt zu einem Schaukeln des Fallschirms. Bei einem Fallschirm mit Loch, kann die Luft gleichmäßig durch das Loch entweichen. Dies führt zu einem ruhigen, kontrollierten Fall. ### ++++ ### Die **Erdanziehungskraft** sorgt dafür, dass alles auf den Boden fällt. Der **Luftwiderstand** ist eine bremsende Kraft und kann der Erdanziehungskraft entgegenwirken. Je größer die gegebene Fläche des Fallschirms, desto größer der Luftwiderstand. ### **Gibt es für den Fallschirm ein Vorbild in der Natur?** ++++ Antwort| {{ :6f06cd4f-d7c5-4fca-a886-eb6f7c52b070.png?200|}} ### Für dieses Flugobjekt findet sich ein Vorbild in der Natur: Der Löwenzahn. Jeder einzelne Samen der Löwenzahnpflanze hat seinen eigenen kleinen Fallschirm, damit er durch die Luft getragen werden kann. Dadurch können die Samen weiter weg von der Pflanze verbreitet werden. Die Löwenzahnpflanze kann sich in einer größeren Umgebung vermehren. ### ++++ ===== Experiment: Bewegte Luft ===== ==== Material ==== * Papier * Bleistift * Klebeband ==== Durchführung ==== {{:b45d0af1-e775-47a1-923e-349a8b577dbf.jpeg?50|}} Bedenke beim Experimentieren die Regeln und die Schritte des [[allgemeines|Forscherkreislaufs]]. - Lege ein 10 cm breites Papier im Bogen um den Bleistift herum. {{ :e16f0798-c392-45ec-83ed-ed4b340f49ba.jpeg?200|}} - Klebe die offenen Enden mit Klebeband zusammen. - Halte den Flügel am Bleistift fest und puste fest von oben auf den Flügel herunter. Wohin bewegt sich der Flügel? - Um sicherzugehen, kannst du das Pusten mehrmals wiederholen. ==== Beobachtung ==== ++++ Wenn du hier klickst, kannst du die Beobachtung lesen. | Während dem Pusten bewegt sich das Papier nach oben. Hört man auf zu pusten, geht das Papier wieder nach unten. ++++ ==== Erklärung ==== ++++ Hier findest du die Erklärung zum Experiment.| {{ :a56a8763-14e6-45bb-a7b5-af893572ce00.jpeg?300|}} ### Beim Pusten erzeugt man einen Luftstrom. Pustet man nach unten auf das Papier, so wird der ankommende Luftstrom aufgespalten. Dies kannst du auf dem Bild erkennen. Ein Teil der Luft strömt so oberhalb und der andere Teil der Luft unterhalb des Papiers vorbei. Oberhalb des Papiers strömt die Luft schneller, unterhalb strömt sie langsamer. Das mit Luft umströmte Papier bewegt sich nach oben, da es einen Auftrieb erhält. Warum erhält die Luft einen Auftrieb? ### ### Luft hat die Eigenschaft, dass sie durch ihr Gewicht von allen Seiten auf Flächen drücken kann. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten führen zu einem Luftdruckunterschied oberhalb und unterhalb des Papiers. Da der [[experiment-luftdruck|Luftdruck]] oberhalb des Papiers niedriger ist als unterhalb, wird das Papier nach oben gedrückt. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen bezeichnen dies als Auftrieb. Sobald der Luftstrom abbricht, sinkt das Papier nach unten. Damit der Auftrieb erhalten bleibt, darf der Luftstrom nicht abbrechen. ### ++++ ### In der Luft herrscht Druck. Der **Luftdruck** entsteht dadurch, dass Luft ein Gewicht hat und so auf Flächen drückt. \\ \\ Werden Flügel schnell umströmt, entsteht ein **Auftrieb**. Durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Luftströme oberhalb und unterhalb des Flügels entsteht ein Luftdruckunterschied. Dieser Luftdruckunterschied führt zum Auftrieb. ### **Wie kann ein Flugzeug fliegen?** ++++ Antwort| ### Die Papierform ähnelt der Form eines Flugzeugflügels. Durch den Bleistift erzielt man die typische Flügelform, oben gewölbt und unten flach. Werden die Flügel des Flugzeugs schnell umströmt, entsteht ein **Auftrieb**. Das Flugzeug steigt nach oben. Der Auftrieb wirkt dem Gewicht des Flugzeugs entgegen, sodass es nicht abstürzt. ### ++++ **Gibt es für Flugzeugflügel ein Vorbild in der Natur?** ++++ Antwort| ### Die Form der Flugzeugflügel ähnelt der Form der Flügel von Vögeln. Auch bei Vögeln kann der Auftrieb wegen der besonderen Flügelform entstehen. ### ++++ **Jetzt bist du dran.**\\ Ordne [[https://learningapps.org/watch?v=ph0pfgack22|hier]] den Flugobjekten die passende Erklärung und das passende Experiment zu.