Wie fliegen Vögel und Insekten?

Präsentation zum Thema: "Wie fliegen Vögel und Insekten?"—  Präsentation transkript:

1 Wie fliegen Vögel und Insekten?
Faszination des Fliegens seit Jahrhunderten Forschung der Mensch fliegt Wir Menschen sind seit Jahrhunderten fasziniert von der Vorstellung, fliegen zu können. Deshalb haben wir die Vögel und Insekten schon immer genau beobachtet, um zu erforschen, warum und wie sie fliegen. All diese Beobachtungen halfen uns schliesslich, selber Fluggeräte bauen zu können.

2 Wie muss ein Vogel gebaut sein, dass er fliegen kann?
Voraussetzungen Wie muss ein Vogel gebaut sein, dass er fliegen kann? 1. besondere Flügelform 2. besonderer Aufbau der Federn Damit Vögel fliegen können, braucht es mehrere raffinierte Einrichtungen der Natur. Vögel fliegen durch ihre Kraft (Abwärtsbewegung ihrer Flügel), ihr leichtes Gewicht, den besonderen Aufbau ihrer Federn und die besondere Form ihrer Flügel. 3. „leichtes" Körpergewicht

3 Die Federn leicht luftundurchlässig, aber wie?
Wenn der Vogel nun mit dem Flügel schlägt, kann die Luft nicht durch den Flügel hindurch, sondern wird nach unten weggedrückt. Dadurch bewegt sich der Vogel nach oben. Federäste Federn sind so aufgebaut, dass sie einerseits ganz leicht sind und den Vogel nicht mit mehr Gewicht belasten und andererseits eine möglichst grosse luftundurchlässige Fläche bilden. Kiel = mittlerer Teil einer Vogelfeder, auch als Schreibfeder seit 4. Jhd als Ersatz für Bambusfeder Das schaffen die Federn dadurch, dass sie kräftige Kiele besitzen, von denen „Federäste“ nach rechts und links wachsen. Diese sind über winzige Häkchen fest miteinander verbunden, genau wie bei einem Klettverschluss! Durch diese geniale Konstruktion bilden sie eine geschlossene, stabile Tragfläche, die trotzdem sehr elastisch und leicht ist. Kiel

4 Die Form der Flügel Der Flügel eines Vogels hat eine ganz bestimmte Form. Vorne sind die Flügel breiter und abgerundet. Hinten werden sie immer schmaler. Dadurch kann die Luft oben am Flügel schneller an den Flügeln vorbeigleiten. Zusammen mit der Abwärtsbewegung der Flügel entsteht so ein Auftrieb, der Körper des Vogels wird also nach oben geschoben. Da die Luft über dem Flügel schneller fliesst (wie bei einer Rutschbahn) ist der Luftdruck dort kleiner. Der grössere Luftdruck von unten drückt den Flügel zum kleineren Luftdruck nach oben. Dieser Effekt wird Auftrieb genannt.

5 Das leichte Gewicht des Vogels
Kolibri Flügelspannweite: ca. 12 cm Gewicht: ca. 2 g Vögel müssen sehr leicht sein, nämlich nicht mehr als ____ Kilogramm. Sonst sind sie zu schwer zum Fliegen! Schwäne und Pelikane gehören zu den schwersten fliegenden Vögeln. ? Lösung: 16 kg Der kleinste unter den Kolibris ist die kubanische Bienenelfe. Sie wird nur 2 Gramm schwer und höchstens 6 Zentimeter gross. Die grösste Kolibriart erreicht eine Körperlänge von 22 Zentimetern und wiegt 20 Gramm, wobei bei einigen Arten schon der Schwanz die Hälfte der Körperlänge ausmacht. Pelikan Flügelspannweite: ca. 3 m 50 cm Gewicht: ca. 13 kg Schwan Flügelspannweite: ca. 2 m 40 cm Gewicht: ca. 14 kg

6 Die Vögel 1. Diskutiert zu zweit, wie sich ein Vogel bewegen
muss, damit er fliegen kann. 2. Überlegt euch, was mit der Luft bei den Flügeln passiert, wenn der Vogel fliegt.

7 Die Vögel Vögel fliegen dank der ständigen Bewegung ihrer Flügel.
Durch die Abwärtsbewegung der Flügel wird die Luft nach unten gedrückt. Dadurch gewinnt der Vogel an Höhe. Das braucht natürlich sehr viel Kraft. Flugzeuge haben die Form der Flügel abgeschaut, um einen Auftrieb erzeugen zu können.

8 Die Vögel Energie mehrere 100 km täglich Mauersegler Gleitflug
Zum Fliegen brauchen Vögel viel Kraft oder Energie. Einige Vögel fliegen mehrere hundert Kilometer täglich. Um überhaupt genügend Kraft zu haben, diese gewaltigen Flugdistanzen zurücklegen zu können, fliegen Vögel wann immer es geht im Gleitflug. Der Mauersegler Mauersegler leben (= fliegen) ununterbrochen in der Luft. Jungvögel erreichen ihre Geschlechtsreife erst am Ende des 2. Lebensjahres. D.h. sie fliegen etwa 2 Jahre lang ohne innezuhalten (24 Stunden am Tag), ohne den Luftraum zu verlassen. Nur für das Brutgeschäft in Nistkästen begeben sich die Mauersegler auf ihre Füsse.

9 Die Vögel Das braucht es, damit Vögel ohne grossen Energieaufwand fliegen können: Winde grosse Flügelspannweite Der Weisskopfseeadler ist in Nordamerika zu Hause. Der Gleitflug spart sehr viel Energie, weil die Tiere sich dabei den Wind zunutze machen. In den Bergen oder über dem Wasser weht häufig ein leichter Wind. Dabei bilden sich auch Aufwinde. Vögel nutzen diese Aufwinde und lassen sich davon in die Höhe tragen, ohne dass sie dies aus eigener Kraft schaffen müssen. Dies erreichen Vögel durch ihre grosse Flügelspannweite. Damit können sie den Auftrieb des Windes perfekt nutzen. Das Flugzeug, welches das gleiche Prinzip anwendet, ist das Segelflugzeug.

10 Die Insekten Die Fliege gehört zu den Insekten.
Was ist der Unterschied zwischen einer Fliege und einem Vogel? Der Vogel hat Flügel mit Federn. Die Fliege hat ganz leichte, dünne Flügel. Verhältnismässig ist der Körper zu den Flügeln beim Vogel optimal und bei dem Insekt viel zu schwer.

11 Die Insekten Wissenschaftler haben dank genauer Forschung herausgefunden, wie Bienen und alle anderen Insekten fliegen können. „Nach den bekannten Gesetzen der Physik ist es Bienen unmöglich zu fliegen. Ihre kleinen, zarten Flügeln können so einen schweren Körper gar nicht in der Luft halten. Die Bienen allerdings interessieren sich nicht, was die Menschen denken und fliegen trotzdem.“

12 Die Insekten Insekten fliegen anders als die Vögel.
Wissenschaftler haben lange gerätselt, warum Insekten überhaupt fliegen können. Die Insektenflügel sind nämlich häufig viel zu klein und zu zart, um den grossen und schweren Körper eines Insektes tragen zu können. Dafür aber sehr beweglich! Und darin liegt das Geheimnis, warum Insekten trotzdem problemlos fliegen können.

13 Selbstversuch Um zu verstehen, wie der Insektenflug funktioniert, hier eine kurze Anleitung: Neige deinen Oberkörper nach vorne und strecke deine Arme zur Seite, die Handflächen nach unten. Jetzt schlage mit deinen „Flügeln" nach unten, aber nicht gerade, sondern in einer S-Kurve. Kurz bevor du den Endpunkt deines Schlags erreicht hast, drehst du Arm und Hand, sodass die Handinnenflächen kurz nach vorne und dann nach oben zeigen. Jetzt schlägst du eine S-Kurve nach oben und drehst oben wieder Hand und Arm. Beim Auf- und Niederschlagen halten Sie Ihre Handflächen in Flugrichtung etwa 45 Grad nach oben geneigt. Mit deinem Schlag hast du eine 8 in die Luft geschrieben.

14 Erklärung Wenn zum Beispiel eine Schwebfliege fliegt, bewegen sich ihre Flügel also nicht hoch und runter, sondern in einer raffinierten 8. Durch diese Bewegung entstehen viele kleine Luftwirbel. Beispiel der mit Wasser gefüllten Flasche, die mit einem Strudel ausgelehrt wird. Um zu verstehen, wie der Insektenflug funktioniert, hier eine kurze Anleitung: Neigen Sie Ihren Oberkörper nach vorne und strecken Sie ihre Arme zur Seite, die Handflächen nach unten. Jetzt schlagen Sie mit Ihren „Flügeln" nach unten, aber nicht gerade, sondern in einer S-Kurve. Kurz bevor Sie den Endpunkt Ihres Schlags erreicht haben, drehen Sie Arm und Hand, sodass die Handinnenflächen kurz nach vorne und dann nach oben zeigen. Jetzt schlagen Sie eine S-Kurve nach oben und drehen oben wieder Hand und Arm. Beim Auf- und Niederschlagen halten Sie Ihre Handflächen in Flugrichtung etwa 45 Grad nach oben geneigt. Mit Ihrem Schlag haben Sie eine 8 beschrieben. Bis zu 200-mal in der Sekunde. Sie drehen und verwinden sich. Und die Hummelflügel erzeugen auch Luftwirbel. Und diese Wirbel … wir erinnern uns: Physik 6. Klasse … erzeugen Auftrieb. Wie bei einem Tornado: Die Luftwirbel saugen den Flügel in die Höhe. Die Konstruktion des Hummelflügels ist also auf maximalen Auftrieb ausgelegt.

15 2. Die Flügel bewegen sich bis zu 200 Mal in der Sekunde!
Erklärung Wenn die Biene mit den Flügeln schlägt, bewegen sich die Spitzen des Flügels schneller als am Körper, in der Form einer 8. Dadurch entstehen viele kleine Luftwirbel am Körper der Biene. Diese Wirbel erzeugen Auftrieb, der die Insekten fliegen lässt. 2. Die Flügel bewegen sich bis zu 200 Mal in der Sekunde!

16 Zusammenfassung So können die Bienen fliegen ... und natürlich auch alle anderen Insekten! Von der Flugart könnte man die Helikopter mit den Insekten vergleichen (Luftwirbel) und die Flugzeuge mit den Vögeln (Unterdruck und Überdruck). Was alle gemeinsam haben, ist der Effekt des Auftriebs.

17 A u f t r i e b L u f t w i r b e l d r u c k d r u c k Fragen
1. Was ist wichtig, wenn man fliegen möchte? der __ __ __ __ __ __ __ __ 2. Was bildet sich um die Flügel von Insekten und verhilft den Insekten zum Fliegen? viele, kleine __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 3. Was bildet sich oben am Flügel eines Vogels und was unten am Flügel? Unter __ __ __ __ __ Über __ __ __ __ __ A u f t r i e b L u f t w i r b e l Von der Flugart könnte man die Helikopter mit den Insekten verleichen (Luftwirbel) und die Flugzeuge mit den Vögeln (Unterdruck und Überdruck). Was alle gemeinsam haben, ist der Effekt des Auftriebs. d r u c k d r u c k

18 Bye- bye !!