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177 Was hat der Hai mit dem Airbus zu tun - Ernst Klett Verlag

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Bionik
Fisch
Haihaut
Körperbau – Fisch
Seitenlinienorgan
Sinne
Spiel
Praktikum: Schwimmen – Schweben – Sinken
Lexikon: Vielfalt der Fische
Natura 5 / 6, Seite 148 / 149
Schülerbuch Seite 148
Maximale
Geschwindigkeiten
Mensch (100 m Freistil)
7 km / h
Forelle
30 km / h
Hai
36 km / h
Lachs
39 km / h
Thunfisch
75 km / h
Schwertfisch 90 km / h
(teilweise nur auf kur­
zen Strecken)
Was hat der Hai mit dem Airbus zu tun?
1 Die kürzeren Zeiten werden beim 2. Modell ge­
messen, da dieses der optimalen Spindelform
entspricht, wenn es mit dem runden Ende voran
geführt wird. Der optimalen Stromlinienform
am nächsten kommen die Dauer- und Schnell­
schwimmer, wie z. B. der Thunfisch und viele
Haiarten.
2 Durch Einblasen von Luft wird die mittlere
Dichte verringert und somit nach und nach der
Auftrieb vergrößert, sodass bei einer bestimm­
ten Luftmenge der Kolben aufsteigt.
3 Bei Druck auf den Stopfen sinkt die Pipette ab,
bei Verringerung des Drucks steigt sie wieder
auf.
4 Bei Erhöhung des Drucks verkleinert sich das
Luftvolumen in der Pipette, sodass der Auftrieb
kleiner wird; die Pipette sinkt ab. Umgekehrt
nimmt das Volumen wieder zu, wenn der Druck
abnimmt. Der Auftrieb wird größer, die Pipette
steigt nach oben.
5 Um dem Absinken entgegenzuwirken, müsste
während dieses Vorgangs das Gasvolumen
vergrößert werden, um den Auftrieb zu erhö­
hen. Umgekehrt müsste das Volumen beim
Aufsteigen durch Abgabe von Luft verkleinert
werden, um den Auftrieb zu verringern.
Experiment: Körperform und Geschwindigkeit
Es bietet sich an, die im Versuchsaufbau zu sehen­
den Umlenkrollen unmittelbar am Beckenrand an­
zubringen. Die Rollen und die Halterungen findet
man in Physik-Sammlungen (Physiklehrer anspre­
chen) oder in Stabilbaukästen der Kinder. Um ein
Überschwappen des Wassers zu verhindern, kann
man den ganzen Versuchsaufbau auch senkrecht
anordnen. Hierfür bietet sich ein hoher Standzylin­
der (ca. 50 cm) an. Die Gewichte und Rollen sind
dann nicht notwendig. Die unterschiedlich geform­
ten Körper haben ihren Startpunkt am Wasser­
spiegel. Ziel ist der Boden des Standzylinders. Da
bei dieser senkrechten Versuchsanordnung die
Schwerkraft größeren Einfluss hat, sollten die Kör­
per möglichst leicht sein, um längere Messzeiten
zu erzielen. Bei einer derartigen Anordnung ist
auch genauer auf gleiche Massen der Körper zu
achten.
Arbeitsblatt Seite 177
1. Stromlinienförmiger Körper, starke Muskulatur,
„glatte“ Oberfläche, kräftige Schwanzflosse.
2. Schnelles Schwimmen erleichtert den Beute­
fang. Durch die Einsparung von Energie ist we­
niger Nahrung nötig.
3. Ein Einsatz ist denkbar bei schnellen Autos,
Flugkörpern aller Art, Schiffsrümpfen, aber
auch als Innenauskleidung für Rohre.
Haie sind uns als schnelle Jäger der Meere bekannt.
Ihr Körper ist auf vielfältige Art an ihre Lebensweise
angepasst.
Aufgabe
1. Stelle Merkmale des Hais zusammen, die für die
schnelle Fortbewegung unter Wasser vorteilhaft
sind.
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Eine Reihe von Wissenschaftlern versucht, von der Natur zu lernen, um
nach ihrem Vorbild technische Anwendungen zu entwickeln. Dieser For­
schungszweig heißt Bionik –­die Verbindung von Biologie mit Technik.
Bei der mikroskopischen Untersuchung der Haut von Fischen stellten sie
Erstaunliches fest: Entgegen der allgemeinen Annahme, dass die Haut
der Haie besonders glatt ist, fanden sie folgende Schuppenoberfläche:
Medienhinweise
Klett Video 994722 Anpassung und Fortbewegung
bei Tieren
Literaturhinweise
Nachtigall, Werner: Bionik, Veröffentlichung der
Universität des Saarlandes und Gesellschaft
für Technische Biologie und Bionik (1998),
Saarbrücken; e-mail: w. nachtigall@rz. uni-sb.
de
Abb. 1Schuppenoberfläche des
Hais (stark vergrößert)
D. W. Bechert und seine Mitarbeiter entwickelten in Anlehnung
an die Haihaut eine Folie, die sich durch eine hohe Gleitfähig­
keit auszeichnet. Diese Folie wurde auf einen Airbus A 340
aufgetragen, der so im Liniendienst der Cathay Pacific Airways
eingesetzt wurde.
Bei optimaler Beschichtung kann so viel Treibstoff eingespart
werden, dass statt des entsprechenden Kerosins 15 Passagiere
zusätzlich mitgenommen werden kön­
nen.
Das Seitenlinienorgan
Aufgaben
Abb. 3 Beklebungsmuster
2. Der von den Technikern gefun­
dene Vorteil für den Flugzeugbau
beim Hai gefundene Form der
Vorteil ist. Notiere mögliche Vortei­
lässt den Schluss zu, dass die
Oberfläche auch für ihn von
le für den Hai.
Abb. 2 Folienstruktur (stark vergrößert)
Beim Schweben und Schwimmen stoßen Fische nie ungewollt
an Hindernisse. Selbst in trübem Wasser können sie bei vorhandenen Gegenständen zwischen Feind und Fressbarem unterscheiden. Mit dem Seitenlinienorgan registrieren sie die Strömung,
Schuppen
Sinnesdie sich verändert, wenn der Fisch z. B. ganz nahe an einem Hinderin der Haut
härchen
nis vorbei schwimmt. Das Wasser, das sich zwischen Fisch und Gegen­
stand befindet, drückt sich durch die Öffnungen in die Kanäle des Seitenlinienorgans und biegt dort feine Sinneshärchen um. Diese Information
Klett-Verlag, LB Natura 5/6, Abb. 176.2
wird an das Gehirn weitergeleitet.
176
Nerv
zum
Gehirn
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3. Für welche technischen Anwendungen könnte diese Folie noch von Nutzen sein?
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© Als Kopiervorlage für den eigenen Unterrichtsgebrauch freigegeben. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2000
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