Keltische Wackelhölzer – Das Geheimnis der seltsamen Kreisel wird gelüftet

Benutzt man die beiden großen keltischen Wackelhölzer, macht man ganz erstaunliche und auf den ersten Blick nicht erklärbare Erfahrungen, obwohl die beiden Hölzer sich nicht in der Form, dem Gewicht oder dem Material zu unterscheiden scheinen. Aber die verschiedenen Farben können offensichtlich nicht die Ursache für das verschiedenartige Verhalten sein. 

• 

Legt man das schwarze Holz mit seiner gewölbten Seite auf eine glatte Fläche, dann lassen sich die folgenden Beobachtungen machen: Tippt man das Objekt an einem Ende kurz an, so beginnt es einen kurzen Moment zu wackeln und sich dann im Uhrzeigersinn um seine Mittelachse zu drehen. Versucht man anschließend, dieses Holz gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, so beginnt es im nächsten Augenblick zu „protestieren“, d.h. relativ heftig zu wackeln und dreht sich anschließend wieder im Uhrzeigersinn. Bei dem weißen Wackelholz ist es das gleiche, aber seine Drehrichtung erfolgt gegen den Uhrzeigersinn und ein Versuch, es im Uhrzeigersinn zu drehen, führt zu seinem Wackel-Protest. Alle nicht zerstörerischen Versuche, die Ursache für die unterschiedlichen Verhaltensweisen, zu finden, laufen ins Leere. Die meisten Besucher vergleichen vor allem die genaue Form und prüfen, ob die Symmetrie beider Hölzer wirklich gleich ist.

Ein kleiner  Junge fasste dabei seine Überlegung in die Worte: „Wenn die beiden Wackelhölzer wirklich symmetrisch sind, dann müssen sie sich auch gleich verhalten!“ Fand aber keine Asymmetrie. In der schönen Blechdose mit den versammelten Wackelhölzern der Mathothek findet man aber einen sichtbaren und überzeugenden Hinweis.

• 

Leider gibt es hier kein Paar gegensätzlich reagierender Hölzer, sondern nur einen Partner. Dieser liefert allerdings den heißen Tipp.

• 

• 

Aber was ist mit dem transparenten Wackler los, vollkommene Transparenz, aber keine inneren oder äußeren Gewichte zusehen?

• 

Bei dem folgenden Exponat sind es auch keine sichtbaren oder unsichtbaren Gewichte, die die Symmetrie stören. Trotzdem ist die Asymmetrie leicht zu erkennen:

• 

Dieses Paar „Wackelhölzer aus Edelstahl“ lässt sich aus geeigneten biegbaren Edelstahllöffeln leicht selbst herstellen, wie es unten auf dem Foto zu sehen ist. Ihr müsst allerdings unbedingt fragen, ehe Ihr zwei Löffel aus dem Besteckkasten verbiegt. Es könnte sonst „etwas auf die Löffel geben“.

• 

Viel Erfolg bei der Herstellung und noch mehr Spaß bei der Vorführung!

Wer die Physik hinter diesem Experiment verstehen will, braucht eine Menge Mathematik. So ist das keltische Wackelholz ein Kreisel, wenn auch –  zugegebener Weise – ein etwas ungewöhnlicher. Ist bei der Drehung eines der Hölzer gegen seine Vorzugsrichtung seine Rotationsfrequenz kleiner als seine Längswackelfrequenz, fängt es an zu wackeln und die Drehrichtung zu ändern. Diese keltischen Wackelhölzer sind die beiden Hälften eines Rotationsellipsoides. Die eingelassenen kleinen Gewichte sind asymmetrisch zur langen Symmetrieebene des Ellipsoides versteckt eingelassen.

Diese sechs Objekte und ihre Zusammenstellung zu einem Exponat der Mathothek sind typisch für das Prinzip der Mathothek: Das Exponat soll

1. attraktiv und ästhetisch sein
2. herausfordernd und interaktiv sein
3. durch überraschende Effekte Staunen und Neugier erzeugen
4. zum gezielten Beobachten, Fragenstellen und Vermuten verführen
5. die Suche nach weiteren Informationen fördern
6. zu logischen Überprüfungen gefundener Erkenntnisse leiten
7. dabei des prinzipielle Interesse an der Mathematik wecken und fördern