Papierflieger-Gleiter

Was das Kind lernt

• Dass ein Flugzeug dank des Gleichgewichts von vier Kräften fliegt: Gewicht, Auftrieb, Luftwiderstand und Schub.
• Dass die Lage des Schwerpunkts gegenüber den Flügeln entscheidet, ob das Flugzeug nickt, abstürzt oder stabil fliegt.
• Dass ein um 1 cm nach oben gebogener Hinterrand der Flügel (Ruder/Höhenruder) die Nase anhebt.
• Entfernungen zu messen, Versuche zu wiederholen und den Durchschnitt zu berechnen, um Modelle fair zu vergleichen.

Vorher vorbereiten

• Such dir einen windstillen Flur, eine Turnhalle oder einen Hof mit mindestens 12 m Länge; markiere eine Abwurflinie und jeden Meter ein Zeichen mit Klebeband.
• Drucke die Lehre B aus und schneide sie aus Fotokarton aus.
• Falte vorher selbst einen Probe-Pfeil: So erkennst du, bei welchem Schritt die Kinder Fehler machen.
• Halte genug Blätter bereit: Eine falsche Falte lässt sich nicht reparieren, dann nimmt man ein neues Blatt.

Materialien und Werkzeuge

• A4-Blätter — 4–6
  Druckerpapier 80 g/m² (≈ 5 g pro Blatt), ohne Knicke
• Büroklammern aus Metall — 2
  Standard 28–32 mm (≈ 0,5 g pro Stück)
• Fotokarton — 1 Stück 3 × 10 cm
  für die 1-und-2-cm-Lehre (Teil B)
• Klebeband — 2 Stücke à 2 cm
  um den Rumpf unter den Flügeln zu schließen
• Maßband oder Schneidermaßband — 1
  5–10 m oder Markierungen jeden Meter auf dem Boden

Werkzeuge

• Lineal — jede Falte mit der Kante fest nachziehen
• Schere — die Lehre B ausschneiden
• Bleistift — die 253-mm-Punkte und die Rumpflinie markieren

Teile und Vorlagen

• A · Faltanleitung für den Pfeil (ganzes A4-Blatt) ×1 — A4-Papier 80 g
• B · 1-und-2-cm-Lehre ×1 — Fotokarton 200 g

Schritt für Schritt

1. Markiere die Mitte

   Leg das A4-Blatt hochkant auf den Tisch. Falte es der Länge nach in der Mitte (297-mm-Seite auf 297-mm-Seite), lass die Ecken genau aufeinanderliegen und zieh die Falte mit der Linealkante nach. Klapp es wieder auf.

   Prüfe: Die Falte läuft genau von der Mitte oben (105 mm) zur Mitte unten.

2. Ecken zur Mitte

   Falte die obere linke Ecke zur Mittelfalte, sodass der obere Rand genau an der Mittellinie anliegt. Zieh mit dem Lineal nach. Wiederhole das mit der rechten Ecke. Es entsteht eine 90°-Spitze.

   Prüfe: Die beiden Ränder berühren sich in der Mitte, ohne zu überlappen oder eine Lücke zu lassen, und die Falten treffen den Seitenrand 105 mm unter der Spitze (senkrecht am Rand entlang gemessen).

3. Ränder noch einmal zur Mitte

   Falte den neuen schrägen linken Rand zur Mittelfalte, von der Spitze aus beginnend. Die Falte trifft den Seitenrand etwa 253 mm unter der Spitze, senkrecht gemessen (44 mm vom unteren Rand). Zieh nach und wiederhole es auf der rechten Seite.

   Prüfe: Die Spitze ist schmal (45°) und beide Hälften sind gleich: Deckt eine mehr ab als die andere, falte neu.
   Tipp: Für das Gleiter-Modell lässt du diesen Schritt aus.

4. Schließe den Rumpf

   Falte den Flieger an der Mittelfalte zu dir hin zusammen, wie ein Buch, sodass die Klappen innen und die glatte Seite außen liegen. Zieh die untere Kante (den Kiel) mit dem Lineal von der Spitze bis zum Heck nach.

5. Zeichne die Flügellinie

   Leg die Lehre B bei geschlossenem Flieger, den Kiel zu dir, an den Kiel und zeichne mit Bleistift eine Linie 20 mm davon entfernt, vom Heck bis dorthin, wo die Spitze dick wird. Mach dasselbe auf der anderen Seite.

6. Klapp die Flügel herunter

   Falte den ersten Flügel an der 20-mm-Linie nach unten, sodass sein Rand parallel zum Kiel liegt. Zieh mit dem Lineal nach. Dreh den Flieger um und falte den anderen Flügel genauso, deckungsgleich mit dem ersten.

   Prüfe: Sieh dir den Flieger von hinten an: Der Rumpf ist 2 cm hoch und beide Flügel haben genau dieselbe Breite (≈ 85 mm).

7. Forme ein flaches „Y“

   Öffne die Flügel, bis sie fast waagerecht stehen, leicht nach oben angehoben (ein sehr offenes „Y“, etwa 5–10° pro Flügel). Verbinde die beiden Rumpfseiten unter den Flügeln mit 2 cm Klebeband, 4 cm von der Spitze entfernt.

   Tipp: Dieser kleine Winkel nach oben (V-Stellung) sorgt dafür, dass sich der Flieger von selbst wieder aufrichtet, wenn er sich neigt.

8. Stell die Ruder ein

   Biege am hinteren Teil jedes Flügels, auf den äußeren 4 cm, 10 mm des Rands nach oben (nimm die 1-cm-Lehre). Beide Seiten gleich: etwa 2–3 mm hoch, von hinten gesehen.

9. Setz die Büroklammer an

   Steck eine Büroklammer unten an den Kiel, 25 mm von der Spitze. Prüfe das Gleichgewicht: Halte den Flieger mit zwei Fingern unter den Flügeln; er muss bei 1/3 der Länge von der Spitze aus (≈ 10 cm) im Gleichgewicht sein.

   Prüfe: Kippt er zum Heck, schieb die Klammer 5 mm zur Spitze.

10. Wirf den Pfeil

    Halte den Rumpf mit Daumen und Zeigefinger bei 1/3 von der Spitze. Wirf ihn gerade nach vorn und leicht nach oben (5–10°), mit einem sanften Schubs, als würdest du einen Dartpfeil werfen. Wirf nicht mit aller Kraft.

    Prüfe: Er fliegt geradeaus und sinkt langsam: 8–15 m in einem langen Flur.

11. Modell 2: Gleiter

    Nimm ein neues Blatt und wiederhole nur die Schritte 1, 2, 4, 5, 6, 7 und 8 (ohne Schritt 3): Die Spitze wird stumpfer und die Flügel breiter. Setz die Klammer 30 mm von der Spitze an und wirf ihn sanft, fast waagerecht.

    Prüfe: Er fliegt langsam und gleitet in einem langen Bogen; mit wenig Schwung sollte er 2–3 s in der Luft bleiben.

12. Modell 3: Kunstflieger

    Nimm einen fertigen Pfeil und entferne die Klammer. Biege die Ruder viel stärker hoch: 15–20 mm des Hinterrands jedes Flügels nach oben, fast auf 45°. Wirf ihn kräftig nach oben (30–45°).

    Prüfe: Er steigt, dreht einen vollen Looping und kommt zu dir zurück. Wenn er in der Luft nur „stehen bleibt“, wirf kräftiger oder biege die Ruder noch höher.

13. Korrigiere den Flug

    Stürzt er zum Boden, biege die Ruder 1–2 mm höher. Steigt er, bleibt stehen und fällt aufs Heck, biege sie herunter oder schieb die Klammer nach vorn. Dreht er nach rechts, biege das linke Ruder etwas hoch und das rechte herunter (und umgekehrt): Der Flügel mit dem hochgebogenen Ruder sinkt und der Flieger dreht zu dieser Seite.

14. Veranstalte den Wettbewerb

    Wirf jedes Modell 5-mal von derselben Linie und miss mit dem Maßband, wo es zum ersten Mal den Boden berührt. Notiere die 5 Weiten, streich die schlechteste und bilde den Durchschnitt der anderen 4.

Funktioniert es? Der Test

Wirf den Pfeil mit Klammer in einem 12 m langen Flur oder einer zugfreien Turnhalle 5-mal von der Startlinie, immer mit derselben Kraft und aus derselben Höhe (Schulter).

Was passieren soll: Der gut gefaltete Pfeil fliegt 8–15 m geradeaus. Der Gleiter kommt weniger weit (4–8 m), braucht aber länger zum Sinken. Der Kunstflieger dreht einen Looping und landet nach 2–5 m.

Wenn etwas nicht klappt

• Stürzt ab und kracht nach 1–2 m auf — Nase zu schwer oder Ruder flach. Lösung: Biege die Ruder 1–2 mm höher oder schieb die Klammer 5 mm nach hinten.
• Steigt, bleibt stehen und fällt aufs Heck — Ruder zu hoch oder zu steil nach oben geworfen. Lösung: Biege die Ruder herunter, schieb die Klammer nach vorn und wirf flacher.
• Dreht immer zur selben Seite — Flügel unterschiedlich breit oder Ruder ungleich. Lösung: Vergleiche die Flügel mit der Lehre; steht ein Ruder höher, gleiche sie an. Um eine Rechtskurve zu korrigieren, biege das linke Ruder etwas hoch und das rechte herunter.
• Die Flügel klappen zu einem engen V zusammen oder hängen herunter — Rumpf nicht geschlossen: Die Flügel gehen im Flug auseinander. Lösung: Kleb das Stück Klebeband unter die Flügel, 4 cm von der Spitze.
• Er trudelt spiralförmig zu Boden — Umgekehrte V-Stellung (Flügel nach unten geneigt) oder weiche Falten. Lösung: Lass die Flügel leicht nach oben stehen (offenes Y) und zieh den Kiel mit dem Lineal nach.
• Fliegt einmal gut und dann schlechter — Die Spitze wird beim Aufprall gestaucht und das Papier weich. Lösung: Richte die Spitze gerade und zieh die Falten nach; nach etwa 20 Aufprallen faltest du einen neuen.

Sicherheit

• Wirf nie in Richtung eines Gesichts: Die Spitze des Pfeils kann ein Auge verletzen. Seid ihr mehrere, wirf in dieselbe Richtung wie die anderen und hol deinen Flieger erst, wenn alle geworfen haben.
• Die Büroklammer ist ein Kleinteil: nicht in Reichweite von Kindern unter 3 Jahren lassen.
• Wenn du im Hof wirfst, halte Abstand zu Treppen und offenen Fenstern.
• Papierschnitte tun weh: Zieh die Falten mit dem Lineal nach, nicht mit dem Finger über die Kante.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Der Papierflieger ist wie eine Rutsche aus Luft. Wenn du ihn wirfst, drücken die Flügel die Luft ein kleines bisschen nach unten, und die Luft drückt beleidigt die Flügel nach oben: Das hält ihn oben. Das Gewicht zieht ihn zum Boden und die Luft bremst seine Nase. Die Büroklammer ist wie ein Rucksack auf der Nase: Sie lässt ihn gerade wie ein Pfeil fliegen. Und die hochgebogenen Ruder hinten sind wie ein Steuer, das ihm sagt: „Nase hoch!“

Für Erwachsene

Auf das Flugzeug wirken Gewicht (≈ 0,05 N bei 5 g), Auftrieb, Luftwiderstand und, nur beim Abwurf, Schub. Im Gleitflug ist das Flugzeug ein Segler: Es sinkt und wandelt dabei potenzielle Energie in Arbeit gegen den Widerstand um; seine Reichweite hängt von der Gleitzahl L/D (≈ 4–6 beim Pfeil, etwas mehr beim Gleiter) und von der Anfangsenergie ab. Auftrieb entsteht, weil der Flügel mit einem kleinen Anstellwinkel Luft nach unten ablenkt (drittes Newtonsches Gesetz). Längsstabilität verlangt, dass der Schwerpunkt vor dem Druckpunkt liegt: Die Klammer verlagert den Schwerpunkt nach vorn; das hochgebogene Ruder (Höhenruder oder „Reflex“) erzeugt am Heck eine kleine Abwärtskraft, die das Nickmoment ausgleicht und einen positiven Anstellwinkel hält. Bei zu starkem Ausschlag gerät das Flugzeug in Zyklen aus Steigen und Strömungsabriss (Phygoide) oder dreht bei höherer Geschwindigkeit einen vollen Looping: das Kunstflug-Modell. Die V-Stellung (Flügel als Y) sorgt für Querstabilität: Neigt sich das Flugzeug, bietet der tiefere Flügel mehr wirksame Fläche und richtet es wieder auf. Der Pfeil hat wenig Fläche und hohe Flächenbelastung: Er braucht Geschwindigkeit und fliegt weit und schnell; der Gleiter mit mehr Fläche und weniger Belastung fliegt langsam und sinkt sanft.

• Auftrieb: Kraft nach oben, die die Luft auf die Flügel ausübt.
• Luftwiderstand: Kraft der Luft, die das Flugzeug bremst.
• Schwerpunkt: Punkt, an dem das Flugzeug auf einem Finger im Gleichgewicht bleibt.
• Ruder (Höhenruder): Hinterrand des Flügels, der hochgebogen die Nase anhebt.
• V-Stellung: Winkel in Form eines offenen V, den die beiden Flügel bilden.
• Durchschnitt: Ergebnis, wenn man mehrere Messwerte addiert und durch ihre Anzahl teilt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene zeichnet die Falten 2 und 3 mit Bleistift vor und das Kind faltet entlang der Linie. Konzentriere dich auf den Pfeil und auf „fester ist nicht weiter“. Der Erwachsene stellt die Ruder ein.
• 8–10 Jahre: Sie falten alle drei Modelle allein und machen den Wettbewerb mit Durchschnitten. Lass sie herausfinden, wie man eine Kurve mit den Rudern korrigiert.
• 11–12 Jahre: Lass sie die Winkel der Falten messen (45° und 22,5°), berechnen, wo die Falte den Rand trifft (253 mm), und ein eigenes viertes Modell entwerfen, das sie mit Daten und einem Diagramm Weite–Ruder vergleichen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Paare, 6 A4-Blätter und 2 Büroklammern pro Paar. Vorher: in der Turnhalle oder im Hof eine Startlinie und jeden Meter einen Kegel markieren. Einheit von 50 min: 15 min angeleitetes Falten des Pfeils (die Lehrkraft faltet sichtbar ein A3-Blatt mit), 10 min Varianten, 20 min Wettbewerb reihum mit einem Kind als „Schiedsrichter“, das misst, 5 min Durchschnitte an der Tafel zusammentragen. Alle werfen in dieselbe Richtung und holen ihre Flieger auf ein Zeichen.

Challenges

• Entwirf einen Flieger, der aus 2 m Höhe losgelassen länger als 4 s in der Luft bleibt.
• Lass den Flieger in einem Reifen in 5 m Entfernung landen.
• Bau einen Flieger, der zu dir zurückkommt (Bumerang), indem du ein Ruder stärker biegst als das andere.
• Falte den Pfeil aus einem A5- und einem A3-Blatt: Welcher fliegt weiter? Warum?

Weitere kostenlose Projekte

• Ballonrakete an der Schnur
• CD-Luftkissenboot
• Druckluft-Raketenwerfer
• Gummimotor-Auto
• Luftballon-Auto
• Rakete aus Essig und Natron
• Solarauto mit Riemenantrieb
• Pop-Pop-Boot mit Teelicht

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