Arbeitsblatt: Bumerang

„Bumerang Maschinentechnik Claudia Sonnberger 3. Klasse ca. 4 DSt. 1. Aufgabenstellung: Es soll ein Bumerang hergestellt werden. Die Form und das Profil sollen so gewählt werden, daß mit der richtigen Wurftechnik eine Rückkehr des Bumerangs möglich ist. Die Oberfläche des Holzes soll glatt und ohne grobe Risse im Holz gearbeitet sein. 2. Material: Material: Papier A3, Tuschepapier A3; Birkensperrholz, eventuell Lack Werkzeug: Bleistift, Radiergummi, Lineal, Schere; Laubsäge, Raspel, Feile, Schleifpapier, Pinsel 3. Lerninhalte: Entwerfen und Planen – zeichnerische Darstellung als Mittel der Information Maschinentechnik – Gewinnen von Einblicken in die Probleme des Fliegens durch Planen, Darstellen, Bauen und Erproben von einfachen Modellen und Erkennen des Zusammenhanges von Formgebung und Funktion. Begriffe – Werkskizze, Werkzeichnung, Gleiten, Schweben, Auftrieb, Fliegen, Luftwiderstand 4. Verlaufsplanung: a) Einstieg: Lehrer-Gespräch; Herkunft und Zweck des Bumerangs beschreiben (Folien), Flugprinzip erklären und Berurteilungskriterien herausarbeiten b) Entwurf/Planung: Einzelarbeit; die SchülerInnen entwickeln eine eigene Form und zeichnen ein Plan (1:1) unter Berücksichtigung der Kriterien – Zwischenbesprechung – nach der Korrektur des Lehrers können die SchülerInnen den Pan auf eine Schablone übertragen und ausschneiden. Diese Schablone dient als Vorlage für die Laubsägearbeit. c) Arbeitsphase: Einzelarbeit mit Hilfestellung des Lehrers; Aussägen der Form nach Abpausen mit der Schablone, Raspeln des Profils, Feinarbeiten, der Bumerang kann eventuell farbig gestaltet und lackiert werden d) Bewertung: Frontalunterricht; Information über das Werfen und Fangen des Bumerangs und Bekanntgeben der Sicherheitsregeln (Folien, Arbeitsblätter) Aufsuchen eines Wurfplatzes, die SchülerInnen werfen der Reihe nach (unter Berücksichtigung der Sicherheitsregeln!), der Lehrer geht auf mögliche Fehler ein, jeder SchülerIn notiert sich seine Flugbahn Lehrer-Schüler-Gespräch; die Bumerangs und ihre Flugbahnen werden verglichen und nach den Kriterien beurteilt. Abschließend kann ein Vergleich mit der Wirklichkeit, d. h. mit dem früheren und heutigen Verwendungszweck des Bumerangs angestellt werden. Ebenso kann der Unterschied zwischen Nichtrückkehr- und Rückkehrbumerang herausgearbeitet werden. (Lehrer-Schüler-Gespräch, Infoblätter) 5. U-Medien: Verschiedene Bumerangformen Infoblätter Lehrer-Info: Bumerangs kommen doch aus Australien, oder? Ja und nein. Wie archäologische Funde belegen, gab es überall auf der Welt Bumerangs bzw. Bumerangähnliche Wurfgeräte. Sie gerieten jedoch in Vergessenheit. Nur die australischen Ureinwohner pflegten die Herstellung der Bumerangs bis in die Neuzeit. Das hat vermutlich etwas mit ihrer isolierten geographischen Lage und ihrer Friedfertigkeit zu tun. Die ersten englischen Besucher Australiens brachten dann im 19. Jahrhundert diese Bumerangs mit nach Europa. Bumerangs werden doch als Waffe verwendet? Nein. Man unterscheidet bei Wurfhölzern zwischen Rückkehrern und Nichtrückkehrern. Der Bumerang ist ein Rückkehrer: • Er ist im Vergleich klein und leicht. • Er hat eine mehr oder weniger kreisförmige Flugbahn. • Er wird verwendet als Sport- und Spielgerät. Ein geradeaus fliegendes Wurfholz bezeichnet man mit Kylie. Die Kylies sind erheblich schwerer als Bumerangs und fliegen tur geradeaus. Es ist technisch überaus schwierig einen sauber geradeaus fliegenden Kylie zu bauen. Vielleicht ist es aber auch nur wenig erforscht. Warum kommt der Bumerang zurück? Es gibt dafür ein befriedigendes physikalisches Modell. Es ist allerdings normalerweise nicht in einem Zug verstehbar. Deshalb muß man ein wenig ausholen: Zunächst muß der Bumerang sich stabil drehen, er darf nicht taumeln. Dann muß er Flügel haben die weit genug von seinem Schwerpunkt entfernt sind. Drittens müssen diese Flügel einen aerodynamischen Auftrieb während der Dreherei erzeugen. Dieser aerodynamische Auftrieb entsteht durch die tragflächenartige Profilierung der Flügel. Wenn die Auftriebskräfte in einem vernünftigen Verhältnis zum Gewicht stehen und er gescheit geworfen wird, steht einer Rückkehr nichts mehr im Wege. Was passiert während des Fluges? Der geworfene Bumerang hat zwei Bewegungskomponenten: er rotiert und er bewegt sich vorwärts. Seine Flügel werden, anders als beim Flugzeug, ständig von einer anderen Richtung angeströmt. Je nach Richtung entsteht eine unterschiedliche Auftriebskraft. Wann ist diese am größten? Nun, gerade dann wenn sich die Geschwindigkeiten addieren, d. h. wenn der Flügel sich in Flugrichtung dreht, also oben ist. Eine Kraft die oben (entspricht 12 Uhr) auf einen stabil rotierenden Körper wirkt, führt nach physikalischen Gesetzen zu einer Drehung der Rotationsachse 90 Grad später (entspricht 9 Uhr). Stellt man sich den fliegenden und rotierenden Bumerang als eine fliegende Scheibe vor, so wird diese Scheibe ein wenig nach links aus ihrer Bahn gelenkt: Bumerang geht in die Kurve. Stück für Stück dreht der Bumerang an seiner Flugrichtung, solange bis er sie um 360 Grad gedreht hat. Wenn alles optimal abgestimmt ist, hat er dies gerade am Abwurfpunkt geschafft. Material zum Bumerangbau Zunächst braucht man geeignetes Material. Am besten eignet sich vielschichtiges Sperrholz, das pro mm Stärke mindestens eine, besser zwei Schichten aufweist, wie das bei finnischem Birken-Flugzeugsperrholz der Fall ist. Die nachfolgende Bauanleitung bezieht sich auf dieses Material. Als Hilfsmittel werden benötigt: • eine Laub- oder Stichsäge, • Bleistift • eine Raspel und eine Feile • Pinsel • Schleifpapier • Grundierung • 2 Schraubzwingen • Lack Die einzelnen Arbeitsschritte 1. Die Bumerangform so auf die Holzplatte zeichnen, dass die Maserung von einem Flügelende zum anderen verläuft. Dies erhöht die Bruchfestigkeit des Bumerangs. Der korrekte Maserungsverlauf. 2. Mit der Laubsäge den aufgezeichneten Bumerangrohling aussägen. 3. Das Profil auf den Rohling aufmalen. Aufgezeichnetes Rechtshänderprofil. 4. Den Rohling mit Schraubzwingen an einer Tischkante befestigen. 5. Mit Raspel und Feile das gewünschte Profil herausarbeiten. Dabei sollte die Stirnkante rund und die Schrägkante gerade gearbeitet sein. Gut ausgearbeitetes Profil 6. Erst mit 80er, danach mit 180er Schleifpapier den Bumerang feinschleifen. 7. Den fertigen Bumerang mit Holzgrundierung (am besten ist Schnellschleifgrundierung) bestreichen. Nach dem Trocknen nochmals mit feinem Schleifpapier abschleifen. Je nach Wunsch mit farblosem oder farbigem Lack überlackieren. Troubleshooting Der Bumerang fliegt geradeaus: • Entweder ein Rechtshänder hat einen Linkshänder-Bumerang geworfen oder umgekehrt. • Die profilierte Seite des Bumerangs zeigte beim Abwurf nicht zum Werfer. • Es wurde viel zu schwach geworfen. • Der Windwinkel wurde nicht beachtet; in diesem Fall kam der Wind von hinten. • Der Bumerang hat eine starke negative Biegung. • Der Bumerang hat so gut wie kein Profil, was bei manchen angebotenen Bumerangs der Fall ist. • Der Bumerang ist zu schwer. • Der Bumerang hat zu wenig Auftrieb. • Der Bumerang ist ein Nicht-Rückerer, also ein Jagdbumerang. Der Bumerang verliert an Drehung: • Dem Bumerang wurde beim Abwurf zu wenig Rotation mitgegeben. • Der Bumerang hat überhaupt kein Profil oder das Profil ist zu stumpf gearbeitet. • Die Oberfläche ist zu rauh. Der Bumerang fliegt parallel zum Boden weg, steigt dann steil auf und stürzt unkontrolliert ab: • In der Mehrzahl der Fälle, war das der berühmte Sichelwurf! • Der Neigungswinkel war nahe 90, er sollte etwa 20 betragen. • Der Bumerang kann total verzogen sein. Im Normalfall sollten die Flügelenden wie der Rest des Bumerangs z.B. auf einer Tischplatte plan aufliegen. Die Flugbahn ist kreisförmig, der Bumerang setzt aber unterwegs auf: • Zu schwach geworfen. • Der Horizontwinkel ist zu groß. • Der Neigungswinkel ist zu klein oder sogar negativ. • Ein oder mehrere Flügel haben eine negative Längsbiegung. • Bumerangform hat durchschnittlichen max. Auftrieb genau über oder hinter dem Schwerpunkt. • Bei Mehrflüglern ist das Loch in der Mitte zu groß. Der Bumerang landet zu weit vor dem Werfer: • Neigungswinkel war zu klein. • Windrichtung überprüfen. • Es herrscht Windstille. • Der Bumerang braucht mehr Wind. Der Bumerang landet zu weit hinter dem Werfer: • Neigungswinkel war zu groß. • Windrichtung überprüfen. • Der Wind ist zu stark.