Keltischer Wackelstein

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Wackelstein mit Schildkröten als Verzierung
Rattleback und Drehrichtungen

Ein keltischer Wackelstein (auch keltisches Wackelholz, Celt oder Rattleback) ist ein physikalisches Spielzeug. Er besteht aus einem zehn bis zwanzig Zentimeter langen, an der Unterseite ellipsoid geformten Stück Stein, Holz, Plastik oder anderem Material.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Dreht man einen auf der abgerundeten Seite liegenden Wackelstein auf einer ebenen Unterlage, so zeigt er je nach Drehrichtung ein unterschiedliches Verhalten: In einer Drehrichtung (zum Beispiel im Uhrzeigersinn), dreht sich der Wackelstein erwartungsgemäß stabil, bis er durch Reibung zum Stehen kommt. In der anderen Drehrichtung wird der Wackelstein jedoch rasch langsamer, wobei er entlang der Längsachse zu wackeln anfängt. Nachdem die Drehung komplett in eine Wackelschwingung übergegangen ist, fängt der Wackelstein an, entgegengesetzt zur ursprünglichen Drehrichtung zu rotieren. Diese Drehrichtung nennt man auch bevorzugte Drehrichtung des Wackelsteins.

Namensgebung[Bearbeiten]

Der Name keltischer Wackelstein rührt daher, dass angeblich keltische Priester die Steine zur Entscheidungsfindung oder zur Beeinflussung von Entscheidungen anderer verwendeten.

Ursache des Verhaltens[Bearbeiten]

Die Ursache der Bewegung ist wenig anschaulich. Die Masse eines Wackelsteins ist unsymmetrisch verteilt, was durch natürliche Begebenheiten oder eingelassene oder aufsitzende Gewichte erreicht wird. Die entstehende Unwucht und die Reibung mit der Unterlage sorgen für die Wackelbewegung. Während jeder Schwingung kippt der Wackelstein leicht in Richtung seines Übergewichts, so dass eine Drehung in seine Vorzugsrichtung stattfindet.

Es gibt umfangreiche physikalische Untersuchungen zum Wackelstein.

Chiralität[Bearbeiten]

Eine ebene Fläche und die senkrecht darauf wirkende Schwerkraft sind rotationssymmetrisch. Die Existenz einer Vorzugs-Rotationsrichtung des Wackelkörpers muss daher aus diesem Körper innewohnenden Eigenschaften ableitbar sein. Ist der Wackelstein ein flacher zweifach-achsparalleler Abschnitt eines länglichen oder Ellipsoids, so gilt in Längs- und Querrichtung Spiegelsymmetrie. Ähnlich wie in einem Zweier-Kanadier die Paddler sitzen am Wackelstein die zusätzlichen Schwungmassen, am Bild die Schildkröten, diagonal, nämlich vorne und hinten und dabei rechts und links jeweils etwas seitlich der Boots-Längsachse. Die Achse des geringsten Trägheitsmoments wird daher von der Längsachse der Bootsform deutlich in Richtung der Diagonale dieser Zusatzmassen abweichen. Höher - sonst würde das Boot kippen - liegt die Längsachse des Ellipsoids, die nun mit der Achse des minimalen Trägheitsmoments eine Helix aufspannt.

Diese beiden Achsen sind durch Kippschwingung und Auflagekräfte bewegungsrelevant, stehen zueinander in deutlich chiraler Lage - weil die Projektion der einen die andere in einem Winkel abseits von 90° kreuzt. Diese Chiralität macht chirales Verhalten des Wackelsteins plausibel.

Weblinks[Bearbeiten]