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Aerodynamik
Drag
Schub
Schwerkraft
Lift
Symmetrie
Flügelwinkel
Aerodynamik
Aerodynamik ist das Studium des Luftstroms (und anderer Gase) und wie er sich um Dinge bewegt.
Das Wort Aerodynamik stammt aus zwei griechischen Begriffen – aer (Luft) und Dynamik (Kraft).
Es gibt vier aerodynamische Kräfte, die wirklich beeinflussen, wie Ihr Papierflugzeug fliegt – Widerstand, Schwerkraft, Schub und Auftrieb.
Ziehen
Ziehen ist Widerstand. Papierflugzeuge, die viel Luftwiderstand haben, werden kürzere Flüge haben, weil es für sie schwieriger ist, durch die Luft zu drücken.
Drag Experiment
Teil 1
Nimm ein Stück Papier (eines, das nicht zu steif ist) und halte es unten fest. Winken Sie das Papier wie eine Flagge von einer Seite zur anderen. Spürst du, wie die Luft dagegen drückt? Können Sie sehen, dass der obere Teil des Papiers zurückgezogen wird, wenn Sie es winken?
Drehen Sie nun das Papier so um, dass Sie beim Winken die dünne Kante verwenden, um die Luft zu durchschneiden. Kannst du immer noch spüren, wie die Luft dagegen drückt?
Welcher Weg hat den größten Luftwiderstand? Ist es, wenn Sie die größte, flache Seite des Papiers durch die Luft drücken oder wenn Sie die kleinste, dünne Kante des Papiers haben?
Ja, das stimmt, die größere, flache Seite hat den größten Widerstand – das ist es, was den oberen Teil Ihres Papiers zum Ziehen oder Zurückziehen bringt.
Teil 2
Bevor Sie dieses Experiment beenden, schneiden Sie die Luft erneut mit der dünnen Kante durch. Falten Sie nun das Papier in zwei Hälften, um eine L-Form zu erhalten. Schneiden Sie die Luft noch einige Male mit der dünnen Kante durch. Kannst du jetzt, wo du die Klappe gemacht hast, etwas mehr Widerstand spüren?
Das passiert, wenn man Papierflugzeuge herstellt – die Form der Flügel, Klappen, Körper des Flugzeugs usw. reagieren alle unterschiedlich auf ‚Drag‘. Alle Flugzeuge haben die Kraft des Widerstands, der auf sie einwirkt. Wenn Sie jedoch ein Papierflugzeug mit vielen hervorstehenden flachen Flächen bauen, erhöhen Sie den Luftwiderstand und Ihr Flugzeug kann nicht so weit fliegen.
Schub
Schub ist die entgegengesetzte Kraft zum Ziehen. In Flugzeugen ist Schub eine mechanische Kraft (erzeugt von den Triebwerken), die das Flugzeug durch die Luft bewegt.
Schubversuch
Nimm ein Stück Papier und baue ein Papierflugzeug. Hier sind einige Anweisungen, um einige coole Papierflugzeuge zu machen.
Sobald Sie Ihr Flugzeug gemacht haben, werfen Sie es, aber sehr sanft. Wo ist es gelandet?
Wirf das Flugzeug erneut, aber dieses Mal wirf es so weit wie möglich.
Wir wissen bereits aus unserem früheren Drag-Experiment, dass Drag das Flugzeug zurückzieht. Wir können Schub verwenden, um den Widerstand zu überwinden. Je mehr Schub wir auf unser Flugzeug ausüben, desto weiter und schneller fliegt es.
In einem echten Flugzeug wird der Schub von den Triebwerken erzeugt. Papierflugzeuge haben keine Motoren, also was gibt ihnen Schub?
Gravitation
Gravitation ist die Kraft, die alles in Richtung Erdmittelpunkt zieht. Gewicht misst, wie viel Schwerkraft auf ein Objekt zieht. Je schwerer also jemand oder etwas ist, desto größer ist die Schwerkraft, die auf sie einwirkt.
Schwerkraftexperiment
Teil 1
Nimm eine Tasche und fülle sie mit so vielen Dingen wie möglich – Bücher sind normalerweise ziemlich praktisch. Sobald es voll ist, heben Sie es langsam auf. Fühle sein Gewicht. Spüren Sie, wie stark die Schwerkraft den Beutel und seinen Inhalt in Richtung Erdmittelpunkt zieht.
Jetzt leeren Sie Ihre Tasche. Nimm es langsam auf. Fühle, wie leicht es jetzt ist. Es gibt weniger Gewicht, weniger Schwerkraft, die es nach unten zieht.
Teil 2
Nimm ein Stück Papier und mache ein Papierflugzeug. Hier sind einige Anweisungen für die Herstellung eines Papierflugzeugs.
Sobald Sie Ihr Flugzeug dazu gebracht haben, es in der Luft zu halten, lassen Sie es los. In welche Richtung ging es? Nach unten? Sie haben gerade gesehen, wie die Schwerkraft das Flugzeug, das Sie in die Luft gelegt hatten, ergriffen und nach unten gezogen hat.
Lift
Lift ist die Kraft, die der Schwerkraft entgegenwirkt. Lift ist das, was ein Flugzeug in der Luft hält.
Wie Lift funktioniert, ist ziemlich knifflig und beinhaltet Masse, Impuls, Energie. Es gibt viele Missverständnisse über die Theorie, wie Auftrieb entsteht, aber alle sind sich einig, dass Auftrieb für ein Flugzeug hauptsächlich durch seine Flügel entsteht.
Lift Experiment
Sie werden zwei Papierflugzeuge herstellen, die in jeder Hinsicht außer ihren Flügeln übereinstimmen. Machen Sie in Ihrem ersten Flugzeug sehr kleine Flügel. Auf der zweiten Ebene machen normale Flügel. Fliegen Sie ein Flugzeug dann das andere und beobachten, wie jeder von ihnen fliegen.
Welche Unterschiede haben Sie gesehen? Hat das Flugzeug mit kleinen Flügeln eine kürzere Strecke geflogen? Ist es schneller zu Boden gefallen?
Wie ist das Flugzeug mit den normal großen Flügeln geflogen? Blieb es länger in der Luft?
Diese Fähigkeit, länger in der Luft zu bleiben, bedeutet, dass Sie mehr Auftrieb in der zweiten Ebene geschaffen haben. Es war in der Lage, die Schwerkraft besser zu bekämpfen als das erste Flugzeug.
Weitere Tipps für bessere Flugzeuge
Symmetrie
Das Wichtigste, wenn Sie das Falten eines Papierflugzeugs soll jede Seite symmetrisch machen (jede Seite muss übereinstimmen). Mach dir keine Sorgen, wenn du eine Falte auf der einen Seite vermasselst – stelle nur sicher, dass du sie auf der anderen Seite anpasst.
Flügel Winkel
Wenn ihre flügel sind abgewinkelt etwas up, dann wird ihr flugzeug haben mehr stabilität. Flügel, die nach oben abgewinkelt sind, sind ‚diedrisch‘. Flügel, die in einer Ebene nach unten abgewinkelt sind, werden als ‚Anhedral‘ bezeichnet.