„Die Natur und der Mensch haben vielfältige Mechanismen hervorgebracht, sich in der Luft zu halten und das Herunterfallen aufgrund der Schwerkraft zu verhindern oder zu verlangsamen …“. (T. Quick, in: Grundschule Sachunterricht 53/2012, S. 17f)

Fliegen fasziniert alle Kinder und sie haben ein hohes Interesse, mehr darüber zu erfahren. Im Zentrum steht dabei die Frage: „Warum können Flugzeuge, Tiere oder Pflanzensamen eigentlich fliegen?“

Blütenpflanzen sind in der Regel ortsfest verwachsen und können somit ihren Standort nicht verändern, um an einen günstigeren Platz für die Vermehrung auszuweichen. Um den Fortbestand dennoch dauerhaft sicherzustellen und die Verbreitung auch über größere Entfernung zu ermöglichen, haben Pflanzen unterschiedlichste Strategien entwickelt. So haben die Früchte bzw. Samen einiger Pflanzen Flugeigenschaften entwickelt und können sich dadurch passiv vom Wind getragen in einem großen Radius verteilen. Hierbei unterscheidet man folgende Grundmuster:

• Haarflieger: Trockenes Wetter ist für die Windausbreitung der zarten Haarflieger (wie die Früchte des Löwenzahns, des Wiesenbocksbarts oder des Greiskrauts) eine wichtige Voraussetzung.
• Flügelflieger (Gleit- und Segelflieger wie Birken- und Ulmensamen, Propellerfrüchte wie beim Ahorn oder Schraubenflieger wie Linden- und Buchensamen) sind vergleichsweise schwer und können ihre Flugfähigkeit nur entfalten, wenn sie aus großer Höhe starten. Aus diesem Grund bilden Bäume häufig Flügelflieger.
• Ballonflieger mit blasenförmiger Bauform, die nur kurz in der Luft bleiben und dann als „Bodenroller“ vom Wind weitergetrieben werden (wie die Früchte des Blasenstrauchs).

Vögel, Fledermäuse und Insekten fliegen aktiv, das heißt, sie schlagen mit den Flügeln und bestimmen so ihre Fluggeschwindigkeit und Flughöhe selbst. Der sogenannte Kraft- oder Schlagflug ist anstrengend und benötigt viel Energie, weswegen insbesondere Vögel, die lange Zeit in der Luft verbringen, verstärkt den Gleitflug nutzen.

Tiere wie beispielsweise das Gleithörnchen können zwar nur fliegen, indem sie auf einen hohen Baum klettern und von dort in die Tiefe springen. Sie sind aber dennoch in der Lage, gezielt zu landen oder im Flug die Richtung zu korrigieren. Für das Gleiten ist nahezu kein Kraftaufwand erforderlich.

Nutzt ein Gleitflieger zusätzliche Windkräfte wie beispielsweise die Thermik, so spricht man von Segeln.

Auf ein Flugzeug wirken im Wesentlichen vier physikalische Kräfte, die das aerodynamische Gleichgewicht beim Fliegen bilden:

1. Der Vortrieb (Antrieb) bewegt das Flugzeug vorwärts. (Pdf: Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Vortrieb - identisch zu Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Die Kräfte des Fliegens)
2. Der Auftrieb entsteht durch den unterschiedlichen Luftdruck zwischen der Ober- und Unterseite der Tragflächen. Durch deren Wölbung muss die Luft oberhalb schneller entlang strömen als unterhalb, so dass auf der Oberseite ein Unterdruck entsteht, der das Flugzeug nach oben saugt. (Pdf: Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Auftrieb - identisch zu Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Die Kräfte des Fliegens)
3. Die Schwerkraft (Gewicht) lässt das Flugzeug Richtung Erdboden sinken. (Pdf: Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Schwerkraft - identisch zu Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Die Kräfte des Fliegens)
4. Der Luftwiderstand wirkt der Vorwärtsbewegung des Flugzeugs entgegen und bremst es. (Pdf: Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Luftwiderstand - identisch zu Seq 6 - Versuchsbeschreibung - Die Kräfte des Fliegens)

Das Gewicht von Flugzeugen ist deutlich höher als das der Luft, die sie verdrängen. Erst wenn der Auftrieb größer als die Schwerkraft ist, hebt das Flugzeug ab. Dafür ist es notwendig, dass die Luft die Tragflächen schnell genug umströmt. Propeller oder Triebwerke sorgen für die notwendige Geschwindigkeit, weswegen ein Flugzeug immer eine Startbahn zum Abheben benötigt. Beim Hubschrauber wird diese Umströmungsgeschwindigkeit durch die drehenden Rotoren erzeugt, was im Gegensatz zum Flugzeug einen Senkrechtstart ermöglicht.

Segelflugzeuge sind leicht und haben große Tragflächen. Sie können sich zwar ohne Motor in der Luft halten, müssen aber zunächst (z.B. durch einen Motor-Schleppflieger) in eine ausreichende Höhe gezogen werden. Die großen und gleitoptimierten Tragflächen bewirken, dass ein Segelflieger nur wenig Vortrieb benötigt, um sich in der Luft zu halten. Beim unmotorisierten Segelflug entsteht dieser Vortrieb durch den Neigungswinkel beim Voranflug, den sogenannten Gleitwinkel. Um wieder an Höhe zu gewinnen, muss der Pilot Bereiche aufsteigender Warmluft suchen (Thermik), mit deren Hilfe der Segelflieger wieder steigen kann.

Bereits vor über 2000 Jahren ließen die Chinesen Drachen steigen, um Entfernungen zu messen. Drachen bestehen meist aus einem Holz- oder Plastikgestänge, das mit Stoff oder Kunststoff überzogen ist. Vor dieser Fläche staut sich die Luft wie bei einem Segel, so dass der Drachen wie auf einem Luftpolster nach oben gedrückt wird. Ähnlich wie bei einem Segelflugzeug benötigen Drachen also die Hilfe des Windes, um in die Höhe zu gelangen. Allerdings sind es nicht aufsteigende thermische Winde, die beim Drachenflug ausgenutzt werden. Vielmehr ist der schräge Anströmwinkel des Drachenseglers in Kombination mit der am Boden festgehaltenen Leine entscheidend, dass der Drachen aufsteigt. Sinkt die Geschwindigkeit des Windes zu stark ab, sinkt die Spannung in der Leine und der Drachen fällt Richtung Boden. Wird die Leine wieder gespannt, kann das Absinken verzögert oder gestoppt werden.

1783 bauten die Brüder Montgolfier den ersten Heißluftballon. Unter dem Ballon hängt der Fahrerkorb, der bei modernen Heißluftballons mit einem Gasbrenner ausgestattet ist, welcher die Luft unter der Ballonöffnung aufheizen kann. Da heiße Luft leichter ist als kühle, erlangt der Ballon Auftrieb und steigt nach oben. Soll der Ballon sinken, muss sich die Luft wieder abkühlen, also das Aufheizen mittels des Gasbrenners ausbleiben. Auf diese Weise lässt sich die Fahrthöhe regulieren. Lenken, lässt sich der Ballon allerdings nicht. Über die Fahrtrichtung entscheidet ausschließlich der Wind.