Ein ganz besonders interessantes wissenschaftliches Spielzeug ist das Keltische Wackelholz. Bekannt ist es auch unter den Namen Keltischer Wackelstein, Rattleback, Kreiselholz, Wobblestone, Kelt oder Celt. Im amerikanischen trägt es manchmal außerdem den Namen Space Pet, was so viel bedeutet wie "Weltraumtierchen". Die Begriffe Rattleback und Wobblestone stammen von den englischen Worten rattle (klappern) und wobble (wackeln).
Wackelhölzer sind eine höchst merkwürdige Sache. Dreht man sie in die "falsche" Richtung, so beginnen sie zu wackeln, halten dann an und drehen sich plötzlich in die entgegengesetzte Richtung. Erhältlich ist dieses wissenschaftliche Spielzeug mit jeweils unterschiedlichen Vorzugsrichtungen: die einen sind linksdrehend und die anderen rechtsdrehend.
Um das Wackelholz zu spielen, darf die Unterlage nicht zu glatt sein. Das Kreiselholz liegt mit der gewölbten Seite auf und es gibt folgende Spielarten:
- Man dreht das Kreiselholz entgegen seiner Vorzugsrichtung (ausprobieren) und beobachte, wie es anhält und plötzlich in die entgegengesetzte Richtung dreht
- Man tippt ein Ende an. Das Kreiselholz beginnt zu wippen und zu drehen.
- Man tippt eine Seite an. Das Kreiselholz beginnt sich zu wiegen und zu drehen.
- Dreht man das Wackelholz in seine Vorzugsrichtung, dann zeigt es keine Auffälligkeiten.
- Legt man das Kreiselholz auf die flache Seite, so kann man es - wenn es sich um eine durchsichtige Ausführung handelt - als Vergrößerungsglas verwenden.
Funktionieren Wackelhölzer oder Wackelsteine nicht wie gewünscht, dann sollte man einen anderen Untergrund ausprobieren, bei dem entweder mehr oder weniger Reibung vorhanden ist.
Wie funktioniert ein keltischer Wackelstein?
Die physikalische Erklärung für das Verhalten dieses wissenschaftlichen Spielzeuges findet sich in der asymmetrischen Massenverteilung. Mehr oder weniger deutlich ist bei Wackelsteinen oder Wackelhölzern zu erkennen, dass die Wölbung der Unterseite „schief“ ist und leicht schräg zur Symmetrieachse verläuft. Manchmal befinden sich versteckt im Innern rechts und links der Symmetrieachse (in Längsrichtung) zudem Gewichte. Bei manchen Modellen sind diese Gewichte als Dekoration auf dem Kreiselholz angebracht.
Dreht man ein Rattleback nun in die "falsche" Richtung, reibt die Unterlage unterschiedlich stark an verschiedenen Stellen. Das führt dazu, dass es sich nicht mehr nur dreht, sondern zugleich zu schaukeln und sich hin- und herzuwiegen beginnt. Dadurch entsteht noch mehr Reibung. Es kommt zu einem sich selbst verstärkenden Effekt. Anschaulich gesprochen geschieht das Folgende: Der Keltische Wackelstein neigt sich in der Bewegung immer ein wenig mehr auf die Seite mit der größeren Masse, so dass er am Ende quasi Übergewicht bekommt und in die "richtige" Drehrichtung fällt. Der Ursprung des Rattleback führt bis in die Zeit der Kelten. Keltische Priester sollen Wackelsteine für kultische Rituale eingesetzt haben.
Wackelhölzer haben also eine Unwucht, die dazu führt, dass die Drehung entgegen der Vorzugsrichtung gestört ist.
Quelle: Case, W. and Jalal, S., The Rattleback Revisited, Am. J. Phys., 2014, vol. 82, no. 7, pp. 654–658.
