Fallen und Gleiten
Die Geschichte des Ikarus und Dädalus eignet sich gut um in dieThematik des Fallens, Gleitens und Fliegens einzusteigen. Vorab ein paar Definitionen zur Thematik:
Ungebremster freier Fall
Der ungebremste freie Fall wird durch die Erdanziehungskraft bewirkt. Die Geschichte vom Apfel und Sir Isack Newton bietet sich in diesem Kontext an.
Die Beobachtung, dass Dinge immer zu Boden fallen, ist für Kinder nicht fremd. Das Wissen um Schwerkraft und physikalischer Beschreibung der Schwerkraft spielt im Unterricht der Primarstufe natürlich keine Rolle. Vielmehr kann man den Aspekt des Fallens für kreative Lösungen verwenden. Ein zerbrechlicher Gegenstand (Kreide oder Glühbirne, Eier bzw. Lebensmittel gilt es zu vermeiden) muss von den Kindern mit Materialien so verpackt werden, dass er einen Sturz aus 3m / 5m (nach Belieben) unbeschadet übersteht. Als Material kann die Lehrperson unterschiedliche Materialien verwenden (Naturmaterialien, Abfallmaterialien, ...) zur Verfügung stellen. Diese Aufgabenstellung stellt die Vorstufe für den Fallschirm dar.
Parallel dazu können auch Beobachtungen zum freien Fall gemacht werden (Sachunterricht)
Gebremster freier Fall
Diese Form des Falles wird durch einen Fallschirm gebremst. Man unterscheidet zwischen Rundkappenfallschirmen, die die Geschwindigkeit durch hohen Luftwiderstand bremsen. Flächenfallschirme verringert das Fallen durch dynamischedn Auftrieb, da sie von der Form her einer Flugzeugtragfläche ähneln.
Fallschirme sind vielen Kindern aus Beobachtungen bekannt. Das Wissen über die Funktion des Fallschirmes ist allerdings meist begrenzt. Es ist sinnvoll, vor der Herstellung eines Fallschirms, das Thema Luft im Sachunterricht zu behandeln. Dazu gehört unter anderem die Frage ob Luft ein Gewicht hat (Versuche dazu: Lineal unter einen großen Bogen Zeitungspapier, einen Fallschirm -Schwungtuch- ziehen. Mit dem erworbenen Wissen kann dann das Thema Fallschirm im Technik- und Designunterricht behandelt werden.
Am einfachsten geeignet ist der klassische Rundkappenfallschirm. Für die Herstellung müssen vorab wieder klar definierte Aufgabenstellungen ausgegeben werden (welcher Fallschirm, bringt am meisten Masse sicher zu Boden, als Masse können Muttern, mit Sand gefüllte Luftballons, die abgewogen werden, ... verwendet werden.
Weitere Fragen zum Fallschirm sind, wie viele Schnüre, wie lange Schnüre, ... sind ebenfalls wesentlich. Im Sinne des konstruktivistischen Lernens sollen Kinder nun selbst Vermutungen aufstellen und diese anhand mehrerer Modelle überprüfen und die Beobachtungen auch festhalten. Hier zeigt sich auch die klare Abgrenzung zur Naturwissenschaftlichen Fragestellung. Es wird in diesem Stadium nicht gefragt, warum der Fallschirm sicher zu Boden gleitet, sondern wie er optimiert werden kann, um die gestellte Aufgabe bestmöglich zu lösen. Als weitere Fragestellung kann die Vergrößerung oder Verkleinerung der Schirmfläche erprobt werden.
Als Materialien für Fallschirme eignen sich Papierservietten, großformatiges Zeitungspapier, Tyvek Folie, Müllsäcke, ... Wesentlich für stabiles gebremstes Fallen ist das Verhältnis von Kappenhöhe zu Schnurlänge. Dies sollte ca. 1/3 Kappe und 2/3 Schnüre betragen. Dadurch kann sich eine bremsende Kuppe ausbilden und ein sicheres zu Boden gleiten wird ermöglicht.
Neben der Länge der Schnüre, stellt auch die Zahl der Schnüre eine spannende Herausforderung dar. Auch hier sollen die Kinder Vermutungen aufstellen und die Auswirkungen der unterschiedlichen Anzahl der Schnüre vergleichen.
Gleiten
Unter gleiten versteht man die Art des Fliegens bei der als Energiequelle für den Auf- und Vortrieb ausschließlich die Lageenergie genutzt wird. (WIKI) Vereinfacht gesagt, ein Flugzeug ohne Antrieb gleitet (Segelflieger, Papierflieger, ...).
Da ein funktionierendes Flugzeug in der Primarstufe nicht vorgesehen ist, kann sich der Technik- und Designunterricht ausschließlich mit dem sogeannten Saalgleiter auseinander setzten. Auch hier gilt wieder, das "Warum" wird im Sachunterricht erforscht und erprobt. Versuche wie zwei Blätter zwischen die gepustet wird, ein Tischtennisball der mit einem Föhn balanciert wird, Verusche mit Flügelprofilen, ... sollten unbedingt im Sachunterricht erprobt werden. Mit diesem Wissen kann dann das Werkstück Saalgleiter in Angriff genommen werden.
Depron Platten (A4 Format), sowie 5x5 mm Holzleisten eignen sich sehr gut um einen einfachen Saalgleiter herzustellen. Wesentlich für das Gelingen ist, dass der Gleiter ausbalanciert ist.
Ist der Gleiter ausbalanciert und fertig, beginnt das Testen. Hier ist es wichtig den Kindern zu zeigen wie man einen Gleiter (aber auch einen Papierflieger) wirft. Der Arm muss sich dabei gerade (linear) und nicht bogenförmig bewegen. Als ob man an einer gedachten geraden Schnur nachfährt. Die klassische Wurfbewegung ist meist, aufgrund des Aufbaus des Armes, "gebogen". Durch diese "gebogene" Wurfbewegung würde der Gleiter recht rasch zu Boden gehen, richtig geworfen können Gleiter recht weit gleiten.
Schweben (Aerostatik)
Heißluftballone sind ebenfalls ein spannendes Feld für Kinder. Das Thema Heißluftballon ist in der Primarstufe nicht konkret vorgsehen. Dennoch passt es im Sachunterricht hervorragend zum Thema Luft und daraus lassen sich auch Werkstücke für den Technik- und Designunterricht ableiten. Versuche im Sachunterricht bieten einen guten Einstieg in die Thematik. Die Erkenntnis, dass warme Luft aufsteigt, ist wesentlich.
Die Umsetzung in Form eines Heißluftballons (z.B. aus Seidenpapier verlangt große Genauigkeit sowie ein hohes Maß an Fingerfertigkeit) kann im Rahmen eines Projektes geschehen. Die Durchführbarkeit ist allerdings sicher nicht in jeder Klasse gegeben.