Wissenschaftliche Hausarbeit für das Lehramt an Haupt- und
Realschulen

Eingereicht dem Amt für Lehrerausbildung - Erste
Staatsprüfungen
 Frankfurt am Main

Der Bumerang als spannendes Experiment an
Haupt- und Realschulen

Institut für Didaktik der Physik

25. Mai 2005
Torsten Stüben

 

 

Inhaltsverzeichnis

I. EINLEITUNG ... 4

II. DER BUMERANG ... 5

1. GESCHICHTE ... 5

1.1. WURF DES JAGDBUMERANG ... 5

1.2. FORM UND PROFIL DES JAGDBUMERANG ... 7

1.3. HERKUNFT DES JAGDBUMERANG ... 7

1.4. VERWENDUNG DES JAGDBUMERANG ... 8

1.5. RÜCKKEHRBUMERANG ... 8

1.6. HERSTELLUNG ... 9

1.7. URSPRUNG DES NAMEN ... 9

1.8. DER BUMERANG HEUTE ... 10

2. WURF MIT DEM BUMERANG ... 10

2.1. DER WURFPLATZ ... 11

2.2. GRIFFHALTUNG ... 11

2.3. HORIZONTWINKEL ... 11

2.4. ABWURFWINKEL ... 12

2.5. LUV–WINKEL ... 12

2.6. WURFBEWEGUNG ... 13

2.7. DER FANG ... 14

2.8. WEITERE LITERATUR ... 15

3. FORM UND FLUG DES BUMERANG ... 15

3.1. FORM DES BUMERANG ... 15

3.2. FLUG DES BUMERANG ... 17

3.3. BISHERIGE ERKENNTNISSE ... 17

4. AERODYNAMIK AM TRAGFLÜGEL ... 18

4.1. ERKLÄRUNG DURCH DIE WEGLÄNGENBETRACHTUNG ... 21

4.2. ERKLÄRUNG MIT HILFE DER ZIRKULATIONSSTRÖMUNG ... 22

4.3. ERKLÄRUNG DES AUFTRIEBS DURCH RÜCKSTOß ... 25

4.4. ZIRKULATION CONTRA RÜCKSTOß ... 27

4.5. LUFTWIDERSTAND ... 29

4.6. AUFTRIEBSKRAFT AM BUMERANG ... 30
4.6.1. TRANSLATION ... 30
4.6.2. TRANSLATION & ROTATION ... 32

5. DER BUMERANG ALS KREISEL ... 34

5.1. GRUNDLAGEN ... 35

5.2. RECHTE-HAND-REGEL ... 36

5.3. AUSWIRKUNG DER PRÄZESSION AUF DEN BUMERANG ... 37

5.4. ZUSAMMENSPIEL DER KRÄFTE ... 38

6. „FLACHLEGEN“ DES BUMERANG ... 40

7. „AUTOROTATION“ DES BUMERANG ... 42

III. UNTERRICHT ... 44

1. PHYSIKUNTERRICHT ... 47

2. PHYSIKALISCHE ERKLÄRUNG ... 47

3. BAU EINES BUMERANG ... 55

3.1. LINEAL ... 56

3.2. MUNDSPATEL ... 56

3.3. ZIMMERBUMERANG ... 58

IV. ABSCHLIESSENDE WORTE ... 58

GRÖSSEN UND EINHEITEN ... 60

LITERATURVERZEICHNIS ... 61

ABBILDUNGSNACHWEIS ... 65

 

(Die Abbildungen sind in der Downloadversion enthalten)

Einleitung

„Das Ding soll zum Werfenden zurückkehren? Und solches Zeug glauben heutigen Tages die Leute?“
Diese Sätze sagte Prof. Dr. Gudermann¹ im 19. Jahrhundert.

Mittlerweile weiß jeder, dass der Bumerang zum Werfer zurückkehrt, jedoch bleibt seine Flugbahn geheimnisvoll und rätselhaft. Man ist ungläubig und kann sein Flugverhalten nicht ohne weiteres erklären. Denn es entspricht der alltäglichen Erfahrung, dass ein Gegenstand, den man wegwirft, nicht wieder von alleine zurückkehrt.

Möchte man sich mit den physikalischen Gesetzen des Bumerangfluges vertraut machen und studiert die einschlägige Literatur, so fällt auf, dass es neben den Wurf- und Bauanleitungen, den ethnologischen Beschreibungen und den mathematisch-physikalischen Abhandlungen keine Darstellung gibt, die in wenigen Worten den Rundflug des Bumerangs erklären kann.

Mit der folgenden wissenschaftlichen Hausarbeit „Der Bumerang als spannendes Experiment an Haupt- und Realschulen“ im Zuge der ersten Staatsprüfung möchte ich die physikalischen Prinzipien des Bumerangs darstellen und denkbare Experimente für den Unterricht vorstellen, um den Bumerangflug auch in der Sekundarstufe I behandeln zu können. Die spielerische und sportliche Komponente sollte hierbei auf keinen Fall fehlen. Sie stellt eine große Motivation für Schüler² dar und hieraus kann eine positive Einstellung zu dem Fach Physik resultieren.³ Ebenso entwickelt sich erst im Umgang mit dem Bumerang das wahre Verständnis für sein Flugverhalten.

Johann Wolfgang von Goethe sagte einst: „Wer ein Phänomen vor Augen hat, denkt schon oft darüber hinaus; wer nur davon erzählen hört, denkt gar nicht.“⁴

Zuerst werde ich auf die geschichtliche Entwicklung des Bumerangs eingehen. Danach wird eine Wurfanleitung vorgestellt, da ohne die richtige Abwurftechnik selbst das perfekt gebaute Krummholz nicht zum Werfer zurückkehrt. Bei der späteren physikalischen Betrachtung wird die Frage beantwortet, warum das Wurfholz so und nicht anders abgeworfen werden muss.

Als Nächstes behandele ich das Aussehen und den Flug des Bumerangs. Die einzelnen Beobachtungen lassen sich physikalisch erklären.

Mögliche Experimente zur Vermittlung der physikalischen Prinzipien im Unterricht und der Bau des Bumerangs bilden den Abschluss der Arbeit.

I. Der Bumerang

1. Geschichte

Der Bumerang ist bis heute ein von Mythen umgebenes Flugobjekt. Bei diesem muss zwischen den geradeaus fliegenden Jagdbumerangs (Abb. 3 links), genannt Kylies, und den Rückkehrbumerangs (Abb. 3 rechts) unterschieden werden; Jagdbumerangs sind um ein Vielfaches schwerer und kehren nicht zum Werfer zurück. Außerdem unterscheiden sie sich in Aussehen, Größe und Bearbeitung sowie in der anzuwendenden Wurftechnik von den Rückkehrern im Spiel- und Sportbereich.⁵

1.1. Wurf des Jagdbumerangs

Bei der Jagd benutzte man z.B. einen Stein oder Speer. Verschätzte man sich in der Weite, wurde das Tier verfehlt.

Beim Jagdbumerang hingegen ist eine exakte Entfernungseinschätzung der Beute nicht notwendig. Wenn die Richtung stimmt und das Ziel nicht zu weit entfernt ist, wird es auch getroffen.⁶

Der Jagdbumerang (Abb. 4 und 5) wird im Unterschied zum Stein oder Speer horizontal abgeworfen. Er fliegt beim Loslassen um seine Querachse rotierend auf einer gradlinigen Flugbahn parallel zum Erdboden.⁷

Aborigines können größere Tiere wie Kängurus oder Emus mit dem Jagdbumerang töten. Sein Gewicht spielt dabei eine entscheidende Rolle. Waffen von 300 bis 400 Gramm erzielen die besten Ergebnisse und fliegen bis zu 180 m weit. Größere und schwerere Waffen können nur etwa 40 m weit geworfen werden und sind treffsicher auf höchstens 10 bis 12 m.⁸

Nach Verfehlen des Zieles kamen die Jagdbumerangs nicht zum Werfer zurück. Sollte dies überraschen, so halte man sich folgendes vor Augen: Visiert man mit dem Gewehr oder mit einem Ball ein Ziel an, so ist es schon schwer genug, auf einer nahezu gradlinigen Flugbahn einen Treffer zu erzielen. Ein Tier mit einem Rückkehrbumerang zu erlegen, der sich auf einer kreisähnlichen Flugbahn fortbewegt, erscheint nahezu unmöglich. In der Praxis würde dies bedeuten, dass der Jäger sein Rückkehrholz nicht auf das Ziel zu, sondern in eine völlig andere Richtung abwerfen müsste, um das Tier treffen zu können.⁹

1.2. Form und Profil des Jagdbumerangs

Der nächste große Schritt in der Entwicklung des Jagdbumerangs war die Änderung der Astform und des Astprofils. Wie dies geschah, ist heute niemandem mehr bekannt. Vermutlich war dieser Prozess eine Mischung aus Zufall und Auswahl.

Einige Äste hatten bessere Flugeigenschaften als andere und man suchte logischerweise weitere Stücke mit ähnlichen Eigenschaften. Eventuell stellte man bei den am besten fliegenden Stücken eine Regelmäßigkeit in Form und Profil fest. Wenn die Äste gewinkelt waren und der Schwerpunkt außerhalb ihres Körpers lagerte, konnte man sie leichter und stärker in Rotation versetzen. Die Folge war ein längerer und schnellerer Flug. Sie eigneten sich somit besser für die Jagd.

1.3. Herkunft des Jagdbumerangs

Lange Zeit galt das Wurfholz, welches in der Literatur erstmals im Jahre 1798 als „Wo-Murrang“ auftauchte, als eine australische Entwicklung (Abb. 6 und 7).¹⁰

Heute nimmt man an, dass der Jagdbumerang auf verschiedenen Kontinenten unabhängig voneinander entwickelt worden ist.¹¹ Es ist auch kaum vorstellbar, dass der auf anderen Erdteilen lebende Mensch sich bei der Jagd durch das Werfen von Gegenständen nicht beholfen hat. Er hat sicherlich ähnliche Erfahrungen und Entdeckungen wie die Ureinwohner Australiens gemacht.

In der Zwischenzeit ist der Bumerang durch die Erfindung besserer Jagdwaffen überflüssig geworden und somit in Vergessenheit geraten.

Der zurzeit älteste bekannte Jagdbumerang wurde 1985 in den „Polnischen Karpaten“ entdeckt. Er konnte mit der Radiokarbonmethode auf ein Alter von etwa 20.000 Jahren bestimmt werden. Aber auch in den Niederlanden, Amerika, Indien und selbst in deutschen Hochmooren wurden Jagdbumerangs gefunden, die auf 600 Jahre v. C. datiert sind.

Heute wird der Jagdbumerang noch von den Aborigines in Australien und manchen Indianerstämmen Nordamerikas zur Jagd verwendet.¹²

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1 Schön, Lutz: Der Bumerang – Ein Thema für den Physikunterricht. In: PhuD, Heft 2/86, S. 111.

2 Der besseren Lesbarkeit wegen wird in dieser Arbeit bei Personen ausschließlich die maskuline Form benutzt, wobei die femininen Wortformen gedanklich inbegriffen sind.

3 Schlichting, Hans Joachim: Spielzeug im Physikunterricht. In: PdN-Ph., Heft 2/92, S. 4.

4 Schlichting, Hans Joachim: Spielzeug im Physikunterricht. In: PdN-Ph., Heft 2/92, S. 4.

5 Wegner, Ulli: Nicht alle Bumerangs sind Jagdgeräte. In: Praxis Schule, Heft 4/94, S. 21.

6 http://motorang.heim.at/bumerang/bumerangskriptum_teil1.pdf (25.03.2005).

7 Wegner, Ulli: Bumerangwerfen spielend lernen, Moers 2001, S. 8.

8 Schlatter, Gerhard: Bumerang und Schwirrholz, Berlin 1985, S. 70.

9 Wegner, Ulli: Bumerangwerfen spielend lernen, Moers 2001, S. 8.

10 Haubold, Erhard: Wie man seinen Kopf in Sicherheit bringt. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 25. Juli 1978.

11 Wegner, Ulli: Bumerangwerfen spielend lernen, Moers 2001, S. 8.

12 http://de.wikipedia.org/wiki/Bumerang (26.03.2005).