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Wieso kann ein Hubschrauber ohne Flügel fliegen?

Wieso kann ein Hubschrauber ohne Flügel fliegen? published on

Materialien

  • einen Bleistift
  • ein Stück Pappe
  • eine Schere

Versuchsdurchführung
papierhubschrauberBastel Dir aus einem langen Steifen Pappe Rotorblätter für einen Hubschrauber. Hierzu schneidest Du die Rotorblätter an den dicken Linien ein und knickst die schraffierte Fläche leicht nach unten. Am schwarzen Punkt machst Du ein Loch. Hierfür nimmst Du ein Stück Knete und legst es unter den Rotor. Jetzt kannst Du mit einem Bleistift von oben durch die Pappe stechen.

Schiebe den Bleistift etwa zu zwei Drittel durch die Pappe. Halte den Bleistift zwischen beiden Handflächen, so dass die Pappe oben ist. Nun schiebe eine Hand schnell nach vorne.

Was passiert?
Der Bleistifthubschrauber fängt an zu fliegen.

Erklärung
Hubschrauber-Flügel sind sehr schmal. Man nennt sie Rotorblätter. Sie werden von einem Motor mit sehr großer Geschwindigkeit um eine Achse gedreht. Ähnlich wie beim Flugzeug entsteht über dem Rotorblatt ein Unterdruck und darunter ein Überdruck. Dadurch wird der Hubschrauber in die Höhe gehoben.

Im Schwebeflug beträgt der vom Rotor erzeugte Auftrieb genauso viel, wie die Gewichtskraft des Hubschraubers, die ihn nach unten zieht. Will der Hubschrauber an Höhe gewinnen, so muss der Pilot den Auftrieb erhöhen. Der Auftrieb wird dadurch erhöht, dass der Pilot den Winkel, in dem die Rotorblätter stehen, vergrößert. Will der Hubschrauber hingegen landen, muss der Winkel verringert werden.

Dass ein Hubschrauber auch ohne Motor nicht abstürzt, könnt ihr in der Kopfball-Folge vom 14.11.2010 sehen.

Weiterführende Informationen

Wieso fliegen Segelflugzeuge

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Materialien

  • einen möglichst rund aufgeblasenen Luftballon
  • Haartrockner

Versuchsdurchführung
luftballon-foenSchalte den Haartrockner ein und halte ihn so, dass die Luft nach oben zur Decke austritt. Jetzt bringe den Luftballon vorsichtig in den Luftstrom.

Was passiert?
Der Luftballon steigt ein wenig im Luftstrom an, tänzelt dann, um danach fast bewegungslos auf der Stelle stehen zu bleiben. Wenn Du Dich mit dem Haartrockner bewegst, dann folgt Dir der Luftballon in entsprechendem Abstand (Achtung: Achte auf das Stromkabel). Der Ballon scheint im Luftstrahl des Haartrockners gefangen zu sein. Das geht übrigens auch mit mehreren Luftballons und mit leichten Bällen!

Erklärung
Klar ist, dass der Luftstrom des Haartrockners den Luftballon nach oben drückt. Aber eine weitere Kraft hält ihn in der Mitte fest. Der Luftballon ist praktisch ein doppelter Flugzeugflügel. Wenn die Luft des Haartrockners an der Haut des Luftballons vorbei strömt, entsteht dort ein Unterdruck. Aber weil der Luftballon nicht nur gewölbt, sondern auch rund ist, entsteht dieser Unterdruck überall und überall gleich stark. Dadurch wird der Luftballon im Luftstrahl stabilisiert. Er kann sich nicht entscheiden, in welche Richtung er sich bewegen soll, da er ja nach außen in alle Richtungen gezogen wird.

Im Gegensatz zum Luftballon sind die Flügel eines Segelflugzeugs nicht rund, sondern genauso geformt, wie bei einem Flugzeug. Deshalb bleibt es auch nicht einfach in der Luft stehen, sondern gleitet durch die Luft. Dem Segelflugzeug fehlt jedoch der Propeller, so dass es nicht von alleine starten kann und deshalb anfangs mit einem Propellerflugzeug erst einmal auf Flughöhe geschleppt werden muss. Danach fliegt das Segelflugzeug stetig nach unten und wird durch warme aufsteigende Luft wieder nach oben angehoben.

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Wieso fliegen Flugzeuge?

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Materialien

  • einen Haartrockner
  • einen aus Papier hergestellten Flügel
  • Strohhalm-Stücke
  • ein bisschen Paketkordel

Versuchsdurchführung
luft_fluegelNimm ein längs halbiertes DIN A4-Blatt und klebe die schmalen Enden so zusammen, dass die obere gebogene Fläche etwa 1 1/2 mal so lang ist, wie die untere gerade Fläche. Mach oben und unten ein Loch in den Flügel und klebe mit Tesafilm ein Stück Strohhalm in die Mitte des Flügels. Führe die Paketkordel durch den Strohhalm und befestige die Kordel oben und unten. Notfalls kannst Du das auch zu zweit ausprobieren. Einer hält fest, der andere nimmt den Haartrockner. Puste nun mit dem Haartrockner von vorne oder leicht schräg unten auf den Flügel.

Was passiert?
Flügel bewegt sich nach oben. Das Flugzeug steigt nach oben.

Erklärung
Wie im Experiment „Kann man mit Luft etwas bewegen?“ fließt die Luft oberhalb des Flügels schneller als unterhalb des Flügels. Dadurch entsteht oberhalb jedoch ein Unterdruck, der den Flügel anhebt.

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Wie fliegt eine Rakete?

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Materialien

  • eine 330/500ml Flasche
  • zwei verschieden dicke Strohhalme
  • Knete

Versuchsdurchführung
Wie fliegt eine RaketeMache ein Loch in der Größe des kleineren Strohhalms in den Deckel der Flasche. Stecke den Strohhalm in das Loch und dichte dieses mit Knete luftdicht ab. Dichte ein Ende des größeren Strohhalms ebenfalls mit Knete ab und stecke den größeren Strohhalm auf den Strohhalm, der in der Flasche steckt.
Schraube den Deckel zu und presse dann die Flasche kräftig zusammen.

Was passiert?
Der Strohhalm schießt nach oben, wie eine Rakete.

Erklärung
In der Flasche befindet sich Luft. Wenn Du die Flasche zusammendrückst, dann hat die Luft nicht mehr genug Platz in der Flasche und sie entweicht durch die einzige vorhandene Öffnung, nämlich nach oben in den Strohhalm.

Im Strohhalm ist ebenfalls nicht genug Platz, da Du diesen ja am oberen Ende mit Knetgummi verschlossen hast. Der Strohhalm sitzt jedoch locker auf der Flasche, so dass die entweichende Luft den Strohhalm nach oben pustet.

Bei einer Rakete befindet sich die „überschüssige“ Luft in der Rakete. Der Treibstoff wird verbrannt und die heißen Abgase strömen am Fuß der Rakete aus der Düse.

Die Rakete benötigt übrigens keine Flügel, da sie sich allein durch den Rückstoß vorwärts bewegt. Lediglich am Fuß ist es sinnvoll ein Leitruder anzubringen, um der Rakete einen geraden Flug zu ermöglichen (sie fliegt aber auch ohne).

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Wie lenkt ein Hubschrauber?

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Materialien

  • Bleistift
  • Stück Pappe
  • Schere

Versuchsdurchführung
papierhubschrauberBastel Dir aus einem langen Steifen Pappe Rotorblätter für einen Hubschrauber. Hierzu schneidest Du die Rotorblätter an den dicken Linien ein und knickst die schraffierte Fläche leicht nach unten. Am schwarzen Punkt machst Du ein Loch. Hierfür nimmst Du ein Stück Knete und legst es unter den Rotor. Jetzt kannst Du mit einem Bleistift von oben durch die Pappe stechen.

Schiebe den Bleistift etwa zu zwei Drittel durch die Pappe. Halte den Bleistift zwischen beiden Handflächen, so dass die Pappe oben ist.

Soll der Hubschrauber nach oben fliegen, so halte den Bleistift senkrecht. Soll der Hubschrauber nach links, rechts oder vorne fliegen, so neige den Bleistift in die gewünschte Richtung. Jetzt drehe den Bleistift schnell zwischen beiden Handflächen und lass ihn dann los.

Erklärung
Die geneigten Rotorblätter erzeugen nicht nur den Auftrieb, damit der Hubschrauber in der Luft bleibt, sondern sorgen auch gleich dafür, dass der Hubschrauber in die Richtung fliegt, in der die Rotorblätter geneigt sind.

Weiterführende Informationen

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