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Natur & Leben

Wie stark ist dieses Blatt Papier wirklich?

Kann ein dünnes Blatt Papier einen Bleistift halten? Probiere es aus!

Das Problem

Lege zwei gleich dicke Bücher etwa 1-2 Handbreit auseinander flach auf den Tisch. Nimm ein Blatt Papier der Grösse A5 (das ist die Hälfte von einem üblichen Kopierpapier) und lege es quer über die Bücher. Was passiert, wenn du nun einen Bleistift aufs Papier legst?

Richtig, das Papier biegt sich unter dem Gewicht des Bleistifts. Was könntest du tun, damit das Papier stabiler wird?

Hat die Natur eine Lösung?

Schauen wir uns ein wenig in der Natur um. Da wir es mit einem Blatt, zu tun haben, könnten wir uns als erstes … Blätter in der Natur anschauen.

Ausprobieren

Was glaubst du, welches von diesen Blättern könnte dir zur Lösung verhelfen? Forme das Papier so wie die Blätter; für die Weide und die Eiche brauchst du eine Schere, um das Papier zurechtzuschneiden, für die Palme musst du es falten. Lege nun die drei Blätter jeweils auf die zwei Bücher und platziere den Bleistift darauf. Was beobachtest du?

Die Lösung

Das lange Weidenblatt und das flache Eichenblatt können den Bleistift nicht halten. Aber das Palmenblatt kann es! Wenn du das Papier wie eine Ziehharmonika faltest, wird es viel stabiler. Für die Palme ist das ein Schutz vor starken Winden, die ihre grossen Blätter sonst zerreissen würden.

Wozu das Ganze?

Und was kannst du nun mit deiner Erfindung tun? Wenn du das gefaltete Blatt zwischen zwei nicht gefaltete Blätter klebst, hast du eine relativ stabile Konstruktion, die du zum Beispiel, schön bemalt, als Glasuntersetzer benutzen könntest. Experimentiere dafür mit mehr oder weniger Falten und Papiergrössen. Mit dem gleichen Prinzip sind übrigens Kartonsschachteln hergestellt, wie du auf dem Bild erkennen kannst.

Hast du schon das Bionik-Memory gespielt und dir die Bionik-Galerie angeschaut?

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Bionik selber ausprobieren - Das starke Blatt

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Kann ein dünnes Blatt Papier einen Bleistift halten? Probiere es aus!

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Als Einstieg in das Entdecken von Technik-Vorbildern aus der Natur eignet sich ein gemeinsamer Spaziergang. Beispiele auf der Entdeckungssuche können sein: Vögel als Vorbild für Flugzeuge, Pusteblume für Fallschirme.

Bildpaare gesucht

Gesucht werden Bilderpaare: Die abgebildeten Materialien sollen entsprechenden Vorbildern aus der Natur zugeordnet werden, z.B. Entenfuß – Schwimmflosse. Dafür sollten Sie die hier aufgeführten Bilder ausdrucken und auf eine Pappe, z.B. Größe DIN A1, kleben. Schneiden und legen Sie die Quadrate aus und raten Sie in gemeinsamer Runde, was zusammengehört.
Anhand der kurzen Erläuterungen zu den Bildern können einfache Erklärungen gegeben werden, was sich die Technik von der Natur in den einzelnen Fällen abgeschaut hat. Wenn alle Kärtchen richtig zugeordnet sind, heften Sie zur Erläuterung des Begriffs Bionik zwei Kärtchen an:

BIO - NIK
(von BIOlogie und Tech NIK)

Memory zum Ausdrucken und Ausschneiden

Hier einige Beispiele für technische Erfindungen mit natürlichem Vorbild

Pusteblume – Fallschirm

Wenn man an einer Pusteblume pustet, fliegen viele Samen des Löwenzahns davon, die wie Mini-Fallschirme aussehen. Ihr Flug ist Vorbild für die Fallschirme für Menschen geworden.

Mohnkapsel – Salzstreuer

Der Pflanzenkundler Raoul Francé kopierte 1920 die Samenkapsel der Mohnpflanze und entwickelte daraus einen Streuer.

Vögel - Flugzeuge

Vögel haben uns dabei geholfen, dass wir heute mit dem Flugzeug in den Urlaub fliegen können: Wenn ein Vogel fliegt, breitet er seine Flügel ganz weit aus und gleitet ruhig durch die Luft. Um fliegen zu können, haben Menschen seit vielen Jahren Vögel beobachtet und versucht, Fluggeräte zu bauen, die ähnlich wie sie gleiten und fliegen können. Erstmals gelang das Otto Lilienthal um 1891.

Libelle – Hubschrauber

Im Gegensatz zu Flugzeugen können Hubschrauber in der Luft auch stehen bleiben. Daran haben Techniker und Wissenschaftler viele Jahre lang getüftelt - und fanden die Lösung schließich bei der Libelle, von der sie sich die Flügel und die Flugtechnik abschauten. 1907 flog der erste Hubschrauber wenige Meter in die Luft.

Hirschkäfer – Zange

Der Hirschkäfer kann mit seinen Greifern vorn fest zupacken und Dinge gut festhalten. Das haben sich die Menschen beim Bau der Zange abgeguckt.

Ente – Schwimmflosse

Durch die Schwimmhäute können Enten im Wasser gut paddeln und kommen schnell voran. Die Menschen haben das nachgebaut und herausgekommen sind Schwimmflossen.

Krebs – Wäscheklammer

Eine starke Feder hält wie ein vorgespannter Muskel beim Krebs die vorderen Klammerspitzen fest zusammen.

Pinguin – U-Boot

Die Körperform des Pinguins hilft ihm, sehr schnell zu schwimmen und im Wasser gut zu gleiten. Seine Körperform bezeichnen Wissenschaftler auch als stromlinienförmig. Für den Bau von U-Booten haben sie sich viel von ihm abgeschaut.

Haihaut – Schwimmanzug

Die Haut von Haien ist nicht glatt. Sie ist sehr rau und hat kleine Zähnchen und Rillen. Dadurch kann der Hai mit Strömungswiderständen besser umgehen und schneller schwimmen als mit glatter Haut Diese Eigenschaft haben Forscher entdeckt und daraufhin Schwimmanzüge entwickelt, die wie eine Haihaut sind. Damit geht es auch für Menschen schneller durchs Wasser.

Storch – Pinzette

Eine Pinzette ist wie der spitze Schnabel eines Storchs gebaut. So wie der Schnabel Futter aufgreifen kann, kann die federnde Spitze einer Pinzette kleine Gegenstände festhalten.

Klette - Klettverschluss

Hunderte kleiner Widerhaken sorgen für den festen Halt einer Klette. Der heute allgegenwärtige Klettverschluss funktioniert nach dem gleichen Prinzip.

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Als Einstieg in das Entdecken von Technik-Vorbildern aus der Natur eignet sich ein gemeinsamer Spaziergang. Beispiele auf der Entdeckungssuche können sein: Vögel als Vorbild für Flugzeuge, Pusteblume für Fallschirme. Gesucht werden Bilderpaare: Die abgebildeten Materialien sollen entsprechenden Vorbildern aus der Natur zugeordnet werden, z.B. Entenfuß - Schwimmflosse.

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Laufen, Watscheln, Paddeln

Füße sind sehr unterschiedlich. Das liegt daran, dass sie sehr unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen haben.

Die Füße von Menschen zum Beispiel sind dafür gemacht, dass der Mensch an Land lange Strecken laufen kann, dass er springen kann und vieles mehr. Die Füße von Enten dagegen sind für das Laufen an Land nicht ideal. Dafür aber können Enten mit ihnen hervorragend Vortrieb im Wasser erzeugen und sich durch Paddeln vorwärts bewegen. Dabei helfen ihnen vor allem die breiten Schwimmhäute zwischen den Zehen.

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Füße sind sehr unterschiedlich. Das liegt daran, dass sie sehr unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen haben. Die Füße von Menschen zum Beispiel sind dafür gemacht, dass der Mensch an Land lange Strecken laufen kann, dass er springen kann und vieles mehr. Die Füße von Enten dagegen sind für das Laufen an Land nicht ideal.

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Was ist der Lotuseffekt? Mauern und Häuser werden von Regenwasser nicht sauber, Pflanzenblätter dagegen schon. Christoph fragt sich: Wieso kriegt die Natur das so viel besser hin? Kann man sich da vielleicht etwas abgucken?

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Es gibt Pflanzen die haben ganz besondere Blätter, auf denen kein Schmutz und Wasser haften bleibt. Sie bleiben einfach sauber. Das nennt man Lotuseffekt. Wie kommt es, dass das Wasser einfach abperlt? Und kann man das nicht auch nutzen, um Fenster, Autos und Häuser sauber zu halten?

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Kinderwissen: Der Maulwurf ist ein lebender Bagger

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Der blinde Maulwurf sieht nichts, kann aber perfekt riechen und tasten. So findet er in den langen Gängen zwischen seinen Kammern die Beute. Du erkennst sein Treiben an den kleinen Erdhügeln, die er auftürmt.

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Wie können Geckos an der Scheibe hängen? | frage-trifft-antwort.de | Planet Schule

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Kraken und Tintenfische können mit ihren Armen eine Tonne heben - also ein kleines Auto. Wir haben zu Hause auch solche Saugnäpfe. Nur wo?

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Was ist eigentlich Bionik?

Das Wort Bionik setzt sich aus Biologie und Technik zusammen. Es bedeutet, dass Ideen aus der Natur vom Menschen auf die Technik übertragen werden. Dabei dienen Tiere und Pflanzen für Bionik-Forscher als Vorbilder. Aber wir können die Natur nicht einfach kopieren. Damit eine neue Erfindung entstehen kann, müssen wir die Ideen der Natur zuerst beobachten. Erst wenn wir die Vorgänge verstanden haben, können wir sie anwenden.

Schlaue Flieger

Hast du schon mal einen Hubschrauber aus der Nähe gesehen? Hubschrauber haben wie ein Flugzeug Flügel, manchmal zwei, manchmal auch mehr. Diese sogenannten Rotorblätter erzeugen Auftriebskraft, wenn sie sich drehen: Durch die gewölbte Oberseite der Rotorblätter strömt die Luft oben schneller an den Rotorblättern entlang als unten. Wenn sich die Rotorblätter drehen, entsteht ein Unterdruck, der den Hubschrauber nach oben drückt.

Schnelle Schwimmer

Schwimmflossen sehen aus wie Entenfüße. Das ist kein Zufall, sondern eine bionische Erfindung. Mit ihren Schwimmhäuten zwischen den Zehenkönnen sich Wasservögel und auch Frösche im Wasser schnell fortbewegen. Denn die breite Fläche der Schwimmhäute ermöglicht es, besonders viel Wasser wegzuschieben. Dadurch kommen sie schneller vorwärts und müssen weniger oft mit den Beinen schlagen. Das wollten die Menschen auch. Deshalb haben sie die Idee bei den Enten abgeguckt.

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Bionik - Die Natur als Vorbild - NRW entdecken

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Minute ___ bis ___

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Der Helikopter-Check | Reportage für Kinder | Checker Julian

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4. Mai 2020

Was haben ein Salzstreuer, der Klettverschluss an deiner Jacke, ein Einkaufsnetz und Wellpappe gemeinsam??? Richtig! Sie wurden alle nach Vorbildern aus der Natur entwickelt.

Ein jeder kennt sie, die Pusteblume. Sicher hast du auch schon einmal eine gepflückt und die Samen, die an den kleinen Schirmchen hängen weggepustet. Und? Ist dir etwas aufgefallen? Genau, die Samen fallen nicht einfach so zu Boden, sondern fliegen ein Stück durch die Luft. Je nach Windstärke können das sogar mehrere Kilometer sein bevor sie schließlich sanft auf der Erde landen. Auf diese Weise ist die Verbreitung des Löwenzahn gesichert. Eine tolle „Erfindung" der Natur! Das haben auch Wissenschaftler und Erfinder beobachtet und sich gefragt woran es liegt, dass die Samen so sanft landen. Des Rätsels Lösung ist: Unter den Schirmchen sammelt sich Luft, die das Fallen der Samen abbremst. Nach diesem Vorbild entwickelten die Menschen den Fallschirm, der sie selber oder auch Hilfsgüter, die aus großer Höhe abgeworfen werden, abbremst und sie somit heil und unverletzt zur Erde bringt. Die Erfinder, Wissenschaftler und Ingenieure, die mit Hilfe von Naturbeoachtungen technische Fragestellungen lösen nennt man Bioniker, die Wissenschaft Das Wort ist entstanden aus den Begriffen logie und Tech. Schau dich doch mal bei dir zu Hause und draußen in der Natur um. Entdeckst du Gemeinsamkeiten? Noch mehr Beispiele zu Bionik findest du im Quiz:

Hier geht es zum Bionik-Quiz:
https://www.wildland-bayern.de/wp-content/uploads/2020/04/Bionik_Quiz1.jpg
Für alle, die noch nicht genug haben, gibt es hier noch ein Quiz:
https://www.wildland-bayern.de/wp-content/uploads/2020/04/Bionik_Quiz2.jpg
Lösung Bionik-Quiz 1

https://www.wildland-bayern.de/wp-content/uploads/2020/04/Bionik_Quiz1_Lösung.jpg

Lösung Bionik_Quiz 2
https://www.wildland-bayern.de/wp-content/uploads/2020/04/Bionik_Quiz2_Lösung.jpg Fallen dir noch andere Beispiele zur Bionik ein? Vielleicht hast du ja so eine tolle Erfindung aus der Natur zu Hause? Dann schreib mir doch oder schicke ein Foto an: gerda.benner@wildland-bayern.de
Titelbild: Pusteblume © A. Deepen-Wieczorek/piclease; Pusteblumen-Schirmchen © N. Hirneisen/piclease; Gleitschirme © D. Reche/pexels

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4. Mai 2020 Ein jeder kennt sie, die Pusteblume. Sicher hast du auch schon einmal eine gepflückt und die Samen, die an den kleinen Schirmchen hängen weggepustet. Und? Ist dir etwas aufgefallen? Genau, die Samen fallen nicht einfach so zu Boden, sondern fliegen ein Stück durch die Luft.

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Wissensmix: Was hat eine Pflanze mit Turnschuhen zu tun?

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Findet Ihr es auch so toll, wie die Samen von Ahornbäumen, Linden & Co. durch die Lüfte segeln? Hier erfahrt Ihr wie sie das machen und könnt selbst ganz einfach einen Papierflieger nach dem Vorbild der Natur bauen.

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Die Klettpflanze hat kleine Haken an der Blüte, die am Tierfell gut haften und kleben. Dank der Klette brauchen wir an Schuhen z.B. keine Schnürsenkel mehr. Was haben wir Menschen wohl daraus entwickelt?

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Heute zeige ich Dir, wie Du Dir ganz schnell ein kleines Helikoptermodell basteln und ausprobieren kannst. Schritt für Schritt kannst Du erfahren, wie es Dein Papierstück schafft, in eine drehende Bewegung versetzt zu werden und sanft zu Boden zu gleiten.

Saft gleitet der Papierhelikopter zu Boden.

Was wir benötigen: Vordruck Papierhelikopter, Stifte, Schere, 3x Büroklammern

Was zu tun ist: Hast Du die Vorlage des Papierhelikopters bereits ausgedruckt? Dann kannst Du damit beginnen, Dein Fluggerät zu bemalen. Danach schneidest Du es aus & versuchst, Dein Papier zum fliegenden Helikopter zu bringen.

Bist Du zufrieden? Was fehlt, um den Fall zum Boden zu verlängern? Wie können uns die Büroklammern dabei helfen? Probiere es aus.

Falls Du Hilfe brauchst, folgt jetzt eine Beschreibung, was zu tun ist, damit der Papierhelikopter auch tatsächlich zu einem Flugobjekt wird: Wenn Du die äußere Umrandung des Fliegers ausgeschnitten hast, schneidest Du die fein gestrichelte Linie zwischen den Flügeln ein. Einen Flügel knickst Du nach vorne. Den zweiten Flügel knickst Du nach hinten weg. Wie ist das Flugverhalten nun?
Weiter geht es mit den beiden ca. 1 cm kurzen, fein gestrichelten Linien unterhalb des Forschen für Kinder-Forschers. Schneide auch diese entlang der Linie ein. Die beiden langen Seiten des Papiers werden nun an den gestrichelten Längslinien entlang nach hinten geknickt. Setze einen weiteren Testflug an. Immer noch ausbaufähig?
Knicke das untere Ende des Fliegers an der gestrichelten Linie noch einmal nach hinten. Um dieses Papierstück zu befestigen, kannst Du die Büroklammern genau hier anbringen. Teste gerne, ob es einen Unterschied macht, wie viele Büroklammern Du anbringst.

Was wir herausgefunden haben: Wenn Du Deinen Papierhelikopter in die Höhe wirst, geht er nach einem kurzen Sturzflug in eine spiral- und schraubenförmige Drehbewegung über. Die Schwerkraft sorgt dafür, dass der Helikopter zu Boden fällt. Dabei wird das freie Drehen des Flugkörpers durch den Luftstrom erzeugt, eine sogenannte Autorotation. Durch diese Drehung wird ein leichter Auftrieb verursacht. Auf diese Weise schwebt der Papierhelikopter langsamer zu Boden & kann eine weite Flugstrecke überwinden.
Die Autorotation kennen wir nicht nur von einem Helikopter, sondern auch von sogenannten Flügelfrüchten. Diese finden wir bei Baumarten wie Ahorn, Linde oder Esche. Das Prinzip der Autorotation, das freie Drehen eines Flugkörpers, wird durch einen Luftstrom erzeugt. Dabei stellt der Kern/Samen der Frucht bzw. unsere Büroklammer den schwersten Punkt dar, weshalb dieser Teil der Frucht bzw. des Papierhelikopters den tiefsten Punkt darstellt.

Papierhelikopter & Samen von Linde & Ahorn: alle drei werden in Autorotation versetzt.

Fertig. Jetzt bist Du dran: viel Freude mit Deinem persönlichen Fluggerät...es eignet sich übrigens auch hervorragend für Flugtests im Innenraum.
Fliegende Forschergrüße,
Deine Andrea

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Heute zeige ich Dir, wie Du Dir ganz schnell ein kleines Helikoptermodell basteln und ausprobieren kannst. Schritt für Schritt kannst Du erfahren, wie es Dein Papierstück schafft, in eine drehende Bewegung versetzt zu werden und sanft zu Boden zu gleiten.