Arbeitsblatt: Bumerang

Fachdidaktik Werken, Barbara Wyss Gleiten, Schweben, Fliegen BUMERANG HANDOUT THEORIE Einleitung Geschichte Der Bumerang ist ein faszinierendes Flugobjekt, mit dem man – mit ein bisschen Übung – grossartige Kunststücke vollbringen kann. Der älteste bekannte Bumerang wurde 1985 in der Oblazowa-Höhle in den Polnischen Karpaten entdeckt und konnte mit der Radiokarbonmethode auf ein Alter von etwa 20.000 Jahren bestimmt werden. Aber auch in den Niederlanden, Amerika und Indien wurden Bumerangs gefunden. Selbst in Schweizer Hochmooren gibt es Bumerangfunde wie z.B. am Burgäschisee, die auf ca. 300 vor Christus datiert sind, sodass man heute als gesichert annimmt, dass dieses Wurfgerät schon weit vor Christi Geburt weltweit verbreitet war. In einer Grabkammer in Ägypten entdeckte man Wurfhölzer, von denen man vermutet, dass es sich um rückkehrende Bumerangs handelt. Ägyptische Darstellungen aus dem Neuen Reich zeigen vornehme Ägypter, die mit Wurfhölzern im Schilfdickicht die Jagd auf Wasservögel betreiben. Heute sind es in erster Linie die Aborigines, die Ureinwohner Australiens, die für die Verwendung von Bumerangs bekannt sind. Aber auch bei manchen Indianerstämmen Nordamerikas werden Bumerangs noch heute als Waffe für die Jagd eingesetzt. Diese Jagdbumerangs, genannt Kylies, wurden von den australischen Ureinwohnern auch als Grabstock oder Keule verwendet. Da liegen auch die Ursprünge der Bumerang-Form, die durch ihre Krümmung auffällt. Jagdbumerangs Bumerangs der Aborigines Sportbumerangs Ursprünglich wurde der Bumerang also als Jagdwaffe entwickelt und war auch viel schwerer und grösser als heutige Spiel- oder Sportbumerangs. Er konnte bis 2 kg schwer und 1,30 lang sein. Heute unterscheidet man zwischen zwei Sorten Bumerang, die Nichtzurückkehrenden (Kailis, Jagdbumerang) und die Zurückkehrenden (Returner, Sportbumerang). Geübte Werfer können einen Sportbumerang bis zu 100 weit werfen. Thomas Reumer Seite 1 19.10.2008 Fachdidaktik Werken, Barbara Wyss Gleiten, Schweben, Fliegen James Cook brachte 1770 den ersten australischen Bumerang von seiner Reise aus Australien nach Europa. In den 1930er-Jahren wurde der Bumerang als Sportgerät wieder entdeckt und feierte in den 1980er-Jahren ihre grösste Beliebtheit. Inzwischen gibt es auf der ganzen Welt verbreitet Bumerangclubs. In den geraden Jahren finden Weltmeisterschaften und in den ungeraden Jahren Europameisterschaften statt. Formen Es gibt eine Vielzahl an unterschiedlichen Formen des Jagdbumerangs, aus dessen Form sich auch der Sportbumerang entwickelte. Beat Aepli schreibt in seinem Buch Bumerang, dass die Formen der Bumerangs in Australien sogar so signifikant unterschiedlich sind, dass man sie den jeweiligen Stämmen, welche sie herstellten, zuordnen kann. Aber auch die Bumerangs der verschiedenen Kontinente, weisen bemerkenswerte Unterschiede auf. Alte Jagdformen: Dänemark Ägypten Polen Holland Kalifornien Südindien Neue Sportformen: Die Anzahl an Bumerangformen, die heute im Sport im Gebrauch sind, übertrifft diejenigen der Urtümlichen bei weitem. Wer sich einen Überblick verschaffen möchte, kann dies ausgezeichnet im Buch Bumerang von Beat Aepli. Thomas Reumer Seite 2 19.10.2008 Fachdidaktik Werken, Barbara Wyss Gleiten, Schweben, Fliegen Aerodynamik Die Stabilität in der Luft erhält der Bumerang durch seine Rotation auf Grund des gyroskopischen Effektes, durch den er wie ein Kreisel um sein (virtuelles) Zentrum stabilisiert wird (Abb.1). Seinen Auftrieb erhält er durch das Profil seiner Flügel, dessen Stärke von der Geschwindigkeit der umströmenden Luft abhängt. Da das Flügelprofil asymmetrisch ist (Abb.2) und die Drehrichtung die Richtung des Auftriebs bestimmt, muss es gleiche Wurftechnik vorausgesetzt unterschiedliche, spiegelbildlich gefertigte Bumerangs für Rechts- und Linkshänder geben. Durch die Rotation bekommt immer der sich zur Flugrichtung bewegende Flügel einen höheren Auftrieb (Auftrieb: Siehe Vorübungen Abb. 1 Schwerpunkt und Rotation S. 4), da sich dort die Rotationsgeschwindigkeit zur Fluggeschwindigkeit addiert, während sie sich beim entgegengesetzt bewegenden Flügel subtrahiert. Als Folge dieses asymmetrischen Auftriebseffekts neigt sich die Rotationsachse des Bumerangs kontinuierlich. Diesen Effekt findet man auch bei einem in Bewegung befindlichen Hubschrauber. Abb. 2 Flügelprofil Beim Bumerang führt die Änderung der Rotationsachse zu einer Änderung der Flugrichtung, durch die die kreisförmige Flugbahn bis zum Ausgangspunkt des Werfers entsteht (Abb.3). Abb. 3 Typische Flugbahn eines rechtshändigen Bumerangs Thomas Reumer Seite 3 19.10.2008 Fachdidaktik Werken, Barbara Wyss Gleiten, Schweben, Fliegen UMSETZUNG IM UNTERRICHT Einleitung Das Thema Bumerang bietet viele Möglichkeiten für den Unterricht und wird das Interesse der Kinder von Beginn weg an sich binden, denn Fliegen ist seit ewig einer der grossen Träume der Menschen. Möchte man das Thema Bumerang im Unterricht anwenden, empfiehlt es sich aber dieses in kleinen Vorübungen schrittweise einzuführen. Vor allem das Verständnis für die Theorie des Fliegens, also, warum ein Objekt eigentlich fliegen kann, sollte sorgfältig behandelt werden. Geeignete Vorschläge und Experimente finden sich im Werkweiser II ab der Seite 167 und werden im Folgenden genauer beschrieben. Vorübung aus dem Werkweiser II (ab S. 167) Versuche, die das Phänomen Strömung und Auftrieb erklären sollen, sind – meiner Meinung nach sehr wichtig und geeignet, um das Thema zu beginnen. 1. Versuch 2. Versuch Theorie Auftrieb Luft Föhn Auftrieb Auftrieb Föhn Beim ersten Versuch soll dem Phänomen der Strömung auf den Grund gegangen werden. Es wird von unten mit einem Föhn ein Papierstück angeblasen, das an einem Draht hängen bleibt. Sobald nicht mehr geblasen wird, fliegt es jedoch zu Boden. Nach diesem Versuch kann anschliessend mit dem Bau von einfachen Papierfliegern fortgefahren werden. Thomas Reumer Bei diesem Versuch wird die Materie Auftrieb bereits komplex angegangen. Bläst man wiederum mit einem Föhn frontal den Papierflügel an, steigt dieser langsam an den beiden Stäben hoch. Dabei wird das Prinzip des Auftriebes der Flügel sichtbar gemacht. Seite 4 Die Menschen haben für ihre Flieger das Prinzip des Auftriebes bei den Vögeln abgeschaut. Es beruht auf einer relativ einfachen Erklärung: Strömt Luft auf einen Flügel zu, kann diese entweder oben oder unten an diesem vorbei. Luft, die über die Flügel strömt, hat durch die Verformung des Flügels einen längeren Weg als die Luft, die unten durch strömt. So kann unten durch mehr Luft in der gleichen Zeit durchströmen, was zum Auftrieb führt. Unten hat es mehr Luft, die die Flügel „tragen. 19.10.2008 Fachdidaktik Werken, Barbara Wyss Gleiten, Schweben, Fliegen Bau eines eigenen Bumerangs Bevor man mit dem eigentlichen Bau eines Bumerangs beginnen kann, gilt es noch einige Punkte zu beachten. Als erstes für den Bau ausschlaggebend ist die Wurfhand. Entweder wirft man mit der linken oder mit der rechten Hand. Das hat grosse Auswirkungen auf die aerodynamische Form des Bumerangs, denn die Form spiegelt sich je nach Wurfhand. Weiter unterscheidet man grundsätzlich drei Grundformen, die schliesslich ausschlaggebend für die Wahl der Bumerangform sind. • Die Drei Grundformen Omega Gewöhnliche Form Dreiarmige Form Im Buch Bumerang von Beat Aepli finden sich 52 Baupläne (mit Beschrieb) für unterschiedliche Bumerangs. Sie können kopiert und gleich auf das gewünschte Material übertragen werden. Weiter sind folgende Punkte vorgängig zu bedenken, denn jede Bumerangform hat seine Eigenart, die sich im Flug manifestiert: • Einfache oder aufwändige Bauart Leichtes oder anspruchsvollen Fangen des rückkehrenden Bumerangs Schnellflieger oder Langsamflieger Weitflieger Langflieger Gutmütige oder aggressive Bumerangs Leichte oder windresistente Bumerangs Materialwahl Heute gibt es bereits sehr viele verschiedene Leichtbaustoffe. Meistens sind dies spezielle Kunststoffe, die aber unterschiedlich gut bearbeitbar sind. Im Folgenden werden einige Baustoffe beschrieben, die sich für den Unterricht in einer Primarschule eignen könnten. Bei meiner Festlegung wichtig waren Bearbeitbarkeit, Anschaffungskosten und Verletzungsrisiko. Thomas Reumer Seite 5 19.10.2008 Fachdidaktik Werken, Barbara Wyss Gleiten, Schweben, Fliegen Sperrholz: Es ist wohl nach wie vor das beste Material für den Werkunterricht. Die Vorlagen der Bumerangformen lassen sich leicht auf die Holzplatten übertragen und danach mit einer Laubsäge aussagen. Auch die Bearbeitung des Holzes, also, Raspeln und Schleifen, geht ausgezeichnet und erfordert keine spezielle Einführung, ausser man hat noch nie mit Holz gearbeitet. Es eignet sich am Besten eine Platte von mindestens 5 mm Stärke. Unter diesem Wert wird die Schleifarbeit erschwert oder es besteht die Gefahr eines Bruches. Plexiglas: Dieses Material lässt sich ebenfalls gut ausschneiden. Die Bearbeitung jedoch gestaltet sich ziemlich aufwendig und mühselig. Da dieses härter ist als die Sperrholzplatten erfordert das Formen des Bumerangs mehr Aufwand. Darüber hinaus ist Plexiglas sehr brüchig und erfordert eine Mindeststärke von 5 mm. Unter diesem Wert ist dieses Material nicht zu empfehlen. Schaumstoff: Es birgt die Gefahr, dass der Bumerang mit diesem Baustoff zu leicht wird. Dadurch kommt er nicht richtig in eine Rotation und stürzt förmlich ab. Allenfalls könnte mit Gewichten an den Flügeln des Bumerangs gearbeitet werden. Das verlangt jedoch viel Erfahrung beim Werfen. Die Versuche mit diesem Material haben gezeigt, dass es nur für Vorübungen wie z.B. den Auftrieb erforschen oder Flieger bauen sinnvoll einsetzbar ist. • Bearbeitung Die Bearbeitung ist, wie bereits oben erwähnt, sehr abhängig von der Materialwahl. Bei Sperrholzbumerangs kommen unterschiedliche Raspeln zum Einsatz. Dabei soll zuerst mit den ganz Groben begonnen werden. Ist die Rohform des Bumerangs einmal erreicht, sollte mit Schleifpapier der Stärke 80 weiter gearbeitet werden. Der Feinschliff erfolgt am Schluss mit einem 150er- oder gar 200er-Papier. Behandelt werden kann das Sperrholz mit Holzbeizen, Wachs, wasserfesten Farben oder einem Klarlack, wenn man die Struktur des Holzes sehen möchte. Die Möglichkeiten sind gross. Das Plexiglas oder andere Kunststoffe schränken die Möglichkeiten der Behandlung etwas ein. Es empfiehlt sich das Arbeiten mit Acrylfarben. Wurftechniken Die Wurftechnik erfordert viel Geschick und Übung. Es gibt auf vielen Internetseiten guten Anleitungen dafür. Anbei seien zwei davon erwähnt: www.bumerang-sport.de/wurfanleitung/wurf.htm www.bumerangclub.de/bumerang.php3?actionview&id2 Thomas Reumer Seite 6 19.10.2008