Keltische Wackelhölzer, auch Keltische Wackelsteine, Kreiselhölzer, Wobblestone oder Rattleback genannt, sind ein ganz erstaunliches naturwissenschaftliches Spielzeug. Dreht man sie in die „falsche“ Richtung, so beginnen sie zu wackeln, halten dann an und drehen sich plötzlich in die entgegengesetzte Richtung. Im Amerikanischen trägt dieses naturwissenschaftliche Spielzeug neben Rattleback oder Celt auch den Namen Space Pet, was so viel bedeutet wie „Weltraumtierchen“ oder „Haustiere aus dem Weltall“.
Es gibt Keltische Wackelhölzer bzw. Keltische Wackelsteine mit unterschiedlichen Vorzugsrichtungen. Die einen sind links-, die anderen rechtsdrehend.
Man kann mit dem Keltischen Wackelholz auf folgende Arten spielen:
- Die Unterlage muss glatt und eben sein, wobei der Keltische Wackelstein mit der gewölbten Seite aufliegt.
- Man dreht das Keltische Wackelholz entgegen seiner Vorzugsrichtung (ausprobieren, falls nicht bekannt); dann lässt sich beobachten, wie es anhält und sich plötzlich in die entgegengesetzte Richtung dreht.
- Man tippt ein Ende an: Das Keltische Wackelholz beginnt nun zu wippen und sich zu drehen.
- Man tippt eine Seite an: Der Keltische Wackelstein beginnt sich zu wiegen und zu drehen.
- Legt man das Keltische Wackelholz auf die flache Seite, so kann man es – wenn es sich um eine durchsichtige Ausführung handelt – als Vergrößerungsglas verwenden.
Warum wackeln Keltische Wackelhölzer?
Durchsichtiges Wackelholz als Lupe
Die Erklärung für das Verhalten dieses naturwissenschaftlichen Spielzeuges findet sich in seiner Form. Bei genauer Betrachtung erkennt man, dass es nicht wirklich symmetrisch ist. Vielmehr ist die Masse ungleich verteilt. Es scheint sich zwar um ein in der Mitte durchgeschnittenes Rotationsellipsoid zu handeln, also um einen symmetrischen Körper. Tatsächlich besitzt das Keltische Wackelholz aber eine Unwucht.
Dreht man das Keltische Wackelholz nun in die „falsche“ Richtung, reibt die Unterlage unterschiedlich stark an verschiedenen Stellen des Holzes. Das aber führt dazu, dass es sich nicht mehr nur dreht, sondern zugleich zu schaukeln und sich hin- und herzuwiegen beginnt (s. Grafik). Dadurch entsteht nun zusätzliche Reibung und es kommt zu einem sich selbst verstärkenden Effekt.
Dabei neigt sich das Keltische Wackelholz immer ein wenig mehr auf die Seite mit der größeren Masse, sodass es am Ende quasi Übergewicht bekommt und in die „richtige“ Drehrichtung zurückfällt.
Zu diesem naturwissenschaftlichen Spielzeug gibt es eine Reihe von Abhandlungen, die das Verhalten Keltischen Wackelhölzern bzw. Keltischen Wackelsteinen „physikalischer“ diskutieren als hier geschehen.
Quelle:
Case, W. and Jalal, S., The Rattleback Revisited, Am. J. Phys., 2014, vol. 82, no. 7, pp. 654–658.
Bondi Hermann, 1986The rigid body dynamics of unidirectional spinProc. R. Soc. Lond. A405265–274, http://doi.org/10.1098/rspa.1986.0052
