Federn und Vogelflug 06:18 min
Transkript Federn und Vogelflug
Hallo! Fliegen wie ein Vogel - wer hat sich das noch nicht gewünscht? Aber warum können Vögel eigentlich fliegen? In diesem Video wollen wir die wichtigsten Kriterien erarbeiten, die es Vögeln ermöglicht zu fliegen. Schau zu und lerne, wie Vögel fliegen!
Federaufbau
Es gibt viele Faktoren, warum Vögel fliegen können. Die aller grundlegendsten sind die Form der Flügel und die Federn. Du kennst bestimmt die Bezeichnung „federleicht“. Denn Federn sind eben leicht. Das ist auch ganz wichtig, denn umso schwerer ein Vogel im Vergleich zur Körpergröße ist, desto schwerer ist es, zu fliegen.
So sieht eine Feder aus. In der Mitte das ist der Kiel. Der Teil, der in der Haut steckt, heißt Spule. Der Kiel ist Innen hohl - das erhöht die Stabilität. Vom Schaft aus zweigen kleine Äste in zwei Richtungen ab. Von jedem Ast wiederum gehen feine Strahlen ab. Alle Äste und Strahlen zusammen bilden die Fahne. Damit die Fahne luftundurchlässig wird, hat sich die Natur einen besonderen Trick einfallen lassen.
Die Strahlen, die von einer Seite eines Astes abgehen, sind bogenförmig. Auf der anderen Seite haben sie kleine Häkchen. Zwischen zwei Ästen kommen so immer zwei verschiedenartigen Strahlen zusammen. Wie bei einem Klettverschluss verhaken sich die Strahlen ineinander. Die Oberfläche der Fahne wird so zusammenhängend und luftundurchlässig.
Verschiedene Federn
Aber nicht alle Federn sind gleich. Die Tragflächen der Flügel bestehen z.B. aus Schwungfedern. Die Schwanzfedern hingegen dienen als Steuerruder. Die kleinen Deckfedern schützen den Rumpf, darunter befinden sich die flauschig weichen Daunenfedern. Die Daunen unter den Deckfedern sorgen dafür, dass die Körperwärme nicht verloren geht. Und die beträgt bei Vögeln immerhin 41 Grad!
Es sind vorallem die Schwungfedern, die dem Vogelflügel seinen charakteristischen Querschnitt verleiht. In diesem Querschnitt liegt das große Geheimnis des Fliegens. Wenn Luft über den leicht nach oben gewölbten Flügel streift, entsteht auf der Oberseite ein Unterdruck. Warum?
Die Luft unterhalb des Flügels strömt schnell vorbei. Die Luft oberhalb des Flügels ist ein bißchen langsamer, weil sie einen kleinen Bogen machen muss. Dadurch entsteht ein Unterdruck, ein Sog, der den Flügel nach oben zieht. Du kannst das in einem kleinen Versuch selber sehen.
Nimm ein Stück Papier und klemme es in ein Buch, so wie du es hier siehst. Wenn du jetzt von vorne über den Papierflügel bläst, erzeugt die Luft einen Sog auf der Oberseite. Das Papier wird nach oben gezogen. Bei einem Vogel werden also die Flügel nach oben gesogen und damit der ganze Vogel. Das ist das Geheimnis des Fliegens. Schau dir mal einen Flugzeugflügel genau an. Du wirst sehen, dass er den gleichen Querschnitt hat, wie ein Vogelflügel... Und jetzt weißt du auch warum...
Auftrieb
Aber wie gewinnen Vögel an Höhe? Natürlich nutzen sie den Flügelschlag um an Auftrieb zu gewinnen. Man nennt diese Votbewgung auch Ruderflug. Es gibt jedoch noch eine weitere Hilfe um an Höhe zu gewinnen, den sogenannten Segelflug. Die Luft über einer Landschaft ist nicht überall gleich warm. Über Wäldern ist sie kälter, über freien Ackerflächen z.B. wärmer. Wo wärmere und kältere Luft sich vermischen entstehen Aufwinde und Fallwinde. Denn warme Luft ist leichter ist als kalte und steigt deshalb auf. Viele Vögel nutzen die Aufwinde, um an Höhe zu gewinnen. Wenn z.B. der Mäusebussard im Gleitflug zu weit in Richtung Boden abgesunken ist, gleitet er in wärmere Luft und wird von ihr wieder nach oben getragen. Anschließend kann er wieder langsam nach unten gleiten.
Gleitflug
Mithilfe des Auftriebs kann der Vogel den Gleitflug meistern. Gleitflug heißt: Der Vogel startet auf einer gewissen Höhe, breitet seine Schwingen aus und gleitet nach unten. Durch den Auftrieb seiner Flügel plumpst er nicht sofort nach unten, sondern kann eine sehr lange Strecke gleitend zurücklegen. Von 10 Meter Höhe schafft eine Taube ganze 90 m Gleitflug. Ein Bussard - ein hervorragender Gleiter - schafft sogar fast 200 Meter! Und das ohne einen einzigen Flügelschlag.
Zusammenfassung
Das Geheimnis des Fliegens liegt also in den Federn und in der Flügelform der Vögel. Die Federn sind leicht und luftundurchlässig. Der spezielle Querschnitt des Flügels sorgt für Auftrieb beim Gleiten und Segeln. Beim Ruderflug werden die Flügel geschlagen und sorgen so ebenfalls für Auftrieb. Außerdem nutzen Vögel zusätzlich warme Luftströme die nach oben steigen. Mit diesem Wissen kannst du jetzt zwar immer noch nicht selber fliegen - aber du weißt immerhin, wie es bei den Vögeln funktioniert! Tschüss!
Videobeschreibung
In diesem Video lernst du, wie und warum Vögel fliegen können. Du wirst sehen, dass die Federn dabei eine wichtige Rolle spielen. Wir zeigen dir, wie eine Feder aufgebaut ist und welche Arten von Federn es gibt. Du wirst sehen, welche Federart an welcher Körperstelle sitzt und welche Funktion sie hat. Wichtig für den Flug ist die Form des Flügels. Wir zeigen dir, warum der spezielle Querschnitt des Flügels dafür sorgt, dass ein Vogel fliegen kann. Anschließend lernst du verschiedene Arten des Fluges kennen: Den Gleitflug, den Segelflug und den Ruderflug.
Die Tutoren:
Federn und Vogelflug
Federn und Vogelflug Übung
Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Federn und Vogelflug kannst du es wiederholen und üben.
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Bestimme, welche Form des Flügels sich am besten zum Fliegen eignet.
Tipps
Stelle dir die verschiedenen Flügelformen in einem Luftstrom vor. Welche Form würde den Vogel eher bremsen und welche würde bewirken, dass der Vogel in der Luft bleibt?
Welche Form muss der Querschnitt des Flügels haben, damit die Luft oberhalb des Flügels schneller strömt als unterhalb?
Lösung
Die Flügelform ist entscheidend für das Fliegen. Flügelformen, die nach vorne hin breiter sind, würden den Vogel und auch das Flugzeug bremsen. Der Luftstrom würde nach oben und unten abgelenkt werden. Ein komplett gerader Flügel könnte zwar besser von der Luft umströmt werden, aber es würde keinerlei Auftrieb entstehen, denn die Luft umströmt den Flügel oberhalb und unterhalb gleich schnell. Genauso wäre es bei einem Flügel, der vorn nach oben und hinten nach unten gebogen ist. Nur wenn beide Enden nach unten gebogen sind, ist der Weg, den die Luft oberhalb zurücklegt, länger. So strömt die Luft schneller und der Auftrieb entsteht. Beim Vogel hat sich dieses Prinzip im Laufe der Evolution entwickelt. Die Techniker von Flugzeugen machen sich genau dieses Prinzip zu Nutze. Das Übertragen von Phänomenen aus der Natur in die Technik nennt man übrigens Bionik.
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Erkläre, warum Vögel fliegen können.
Tipps
Die Vögel besitzen verschiedene Federtypen. Welcher eignet sich wohl am besten zum Fliegen?
Welcher Weg ist für die Luft beim Umströmen länger? Der unterhalb des Flügels oder der oberhalb?
Durch die schnellere Luft entsteht ein Druckunterschied. Dort, wo die Luft schneller strömt, herrscht ein höherer Druck.
Lösung
Am Flügel eines Vogels sitzen hauptsächlich Schwungfedern. Diese sind besonders fest und bilden durch ihre Form die besondere Wölbung des Vogelflügels. Diese Wölbung bewirkt, dass die Luft, die oberhalb des Flügels vorbei strömt, einen längeren Weg zurücklegen muss als unterhalb. Dadurch wird die Luft oben schneller. Da nicht genug Luft nachkommt, entsteht ein Unterdruck, der einen Sog nach oben am Flügel bewirkt. Er zieht den Flügel und so den gesamten Vogel in die Luft.
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Beschrifte den Aufbau der Feder.
Tipps
Am Schaft einer Feder befinden sich zwei Fahnen.
Die Fahnen bilden die größte Fläche an der Feder.
Lösung
Mithilfe der Spule ist die Feder in der Haut befestigt. Heraus ragt der Kiel in der Mitte. Er geht in den Schaft über, an dem die beiden Fahnen befestigt sind. Der Aufbau der Fahne variiert zwischen den verschiedenen Federtypen. Bei den Schwungfedern ist die Fahne besonders stabil, denn sie dienen hier als Tragfläche. Bei den Daunenfedern ist die Fahne dagegen weich und fluffig, sodass sie sehr gut vor Kälte und Wärme schützen. Wusstest du, dass der Federkiel früher zum Schreiben verwendet wurde? Hierfür mussten die Federkiele erst bearbeitet werden. Nach dem Zuschneiden und Schärfen konnte man die Federkiele in Tinte tunken und zum Schreiben verwenden.
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Erkläre, wie der Ruderflug funktioniert.
Tipps
Schau dir die Bilder zum Ruderflug genau an und versuche dir die Bewegung vor deinem geistigen Auge vorzustellen.
Bei welcher Bewegung gewinnt der Vogel an Höhe und bei welcher bleibt er auf derselben Höhe?
Lösung
Beim Ruderflug stößt sich der Vogel immer wieder nach oben, indem er Luft mit seinen Flügeln nach unten verdrängt. Um sich beim Aufschlag nicht wieder nach unten zu drücken, zieht er die Flügel nah an seinen Körper, um so wenig wie möglich Luft zu verdrängen. Durch verschiedene Armstellungen beim Schlagen kann der Vogel zusätzlich nach vorn beschleunigen. Auf diese Weise steuert er auch, in welche Richtung er fliegt. Für den Ruderflug benötigt der Vogel besonders viel Energie. Daher fliegt er nie längere Strecken im Ruderflug, sondern legt immer wieder Gleitphasen dazwischen ein.
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Gib die Funktion der verschiedenen Vogelfedern wieder.
Tipps
Überlege dir, an welcher Stelle des Körpers die verschiedenen Federn vorkommen.
Sieh dir noch einmal das Bild der verschiedenen Federn an. Ganz links siehst du eine Schwungfeder, rechts daneben eine Schwanzfeder. Die kleine Feder ganz rechts ist die Daunenfeder, daneben siehst du die Deckfeder.
Lösung
Die Schwungfedern sitzen an den Flügeln eines Vogels. Mit ihnen schwingt er beim Fliegen. Die Schwanzfedern funktionieren beim Vogel ähnlich wie das Seitenruder eines Flugzeuges. Deck- und Daunenfedern kommen hauptsächlich am Vogelrumpf vor. Die Deckfedern schützen den Rumpf nach außen hin und die Daunenfedern wärmen den Vogel. Übrigens benutzt man deshalb die Daunenfedern auch in Bettdecken und Kopfkissen.
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Erkläre, wie der Albatros so weite Strecken zurücklegen kann.
Tipps
Es ist für den Albatros aufgrund seines Gewichts unglaublich anstrengend zu fliegen. Beachte also, dass seine Flugtechnik besonders energiesparend sein muss.
Die große Flügelspannweite des Albatros ist für seine Flugtechnik besonders bedeutend. Allein seine großen Flügel halten sein hohes Gewicht in der Luft.
Der Gleitflug hat nur eine begrenzte Reichweite. Die Schwerkraft arbeitet immer gegen den Vogel, weshalb er eine Technik braucht, um wieder an Höhe zu gewinnen.
Lösung
Für einen so großen Vogel wie den Albatros kommt der Ruderflug nicht in Frage. Das Flügelschlagen würde viel zu viel Kraft kosten. Daher nutzt der Albatros den Segelflug. Er wird von vielen Vögeln genutzt, um Energie zu sparen. Durch seine großen Flügel kann er besonders gut gleiten und um an Höhe zu gewinnen, kann er besonders gut Aufwinde nutzen. Der Albatros lebt auf Felsinseln im Meer. Daher fliegt er besonders oft über das offene Wasser. Die Sonnenstrahlen werden von der Meeresoberfläche reflektiert und erwärmen die Luft. Warme Luft steigt nach oben und wird zusätzlich vom starken Wind auf dem Meer verwirbelt. Der Albatros kann diese Winde optimal nutzen. Der besondere Segelflug des Albatros heißt auch dynamischer Segelflug. Er wird auch von Segelflugzeugen genutzt.
Liebe Aleykin,
da wir dir die Lösung der Aufgabe nicht einfach vorgeben können, wäre es schön, wenn du dich bei der nächsten Gelegenheit an den Hausaufgaben-Chat oder die Lehrerbox wendest. Dann versuchen wir mit dir gemeinsam an einer Lösung zu arbeiten.
Liebe Grüße aus der Redaktion
Ich habe eine frage. Nämlich müssen wir einige Sachen berechnen. Z.b. muss man berechnen, wenn die ?gleitzahl? 17 ist wie hoch der Vogel sein muss um eine so und so weiter Strecke zu gleiten
Sog&Druck agieren miteinander
Riiiiiiiiiiiiiiiiiiiichtig kraaaaaaaaaaaaaaaas
Hallo Kabiridoc,
es freut uns, dass dir das Video gefallen hat! Wir haben ein Video zum Thema Maulwürfe. Hier der Link dazu: https://www.sofatutor.com/biologie/videos/der-maulwurf-ein-leben-unter-tage
Ich hoffe, das hilft dir weiter!
Liebe Grüße aus der Redaktion