Die Physik bestätigt den besten Weg, um eine Spielplatzschaukel höher schlagen zu lassen

Ob der Hin- und Her-Bogen einer Spielplatzschaukel mit der Zeit größer wird, hängt davon ab, wie sich der Sitzende gegen die Schaukel bewegt – ein Phänomen, das viele Kinder intuitiv zu verstehen scheinen. Nun haben Physiker genau bestimmt, wann man sich beim Schaukeln zurücklehnen sollte, um höher zu kommen.

„Kinder kennen die Gesetze der Physik nicht, aber sie verkörpern sie irgendwie und schwingen sehr gut“, sagt Chiaki Hirata von der Jumonji-Universität in Japan. Er und seine Kollegen nutzten die Gesetze der Physik und Beobachtungen von Swingern, um einige Regeln festzulegen, wie man einen Schwung höher schlagen lässt.

Die Forscher arbeiteten Gleichungen für die Bewegung der Schaukel aus, die dafür verantwortlich waren, dass sich die Person darauf an jedem Punkt im Bogen der Schaukel nach hinten oder vorne lehnen konnte. Anschließend lösten sie diese Gleichungen für verschiedene Schaukelgrößen und verschiedene Sequenzen der Oberkörperbewegungen der Person und bestimmten, welche Kombination dazu führte, dass die Schaukel von einer Hin- und Herschwingung zur nächsten die meiste Höhe gewann.

Die Forscher fanden heraus, dass der beste Zeitpunkt zum Zurücklehnen davon abhängt, wie hoch die Schaukel bereits geht. Wenn der Bogen klein ist, wie zu Beginn des Schwingens, sollte die Person ihren Oberkörper nach hinten bewegen, wenn sich der Schwung am unteren Rand des Bogens befindet und sich vorwärts bewegt. Nachdem Sie dies ein paar Mal getan haben, beginnt der Schwung an Höhe zu gewinnen und die Person sollte sich früher zurücklehnen, wenn der Schwung am weitesten vom Rückschwung entfernt ist.

Hirata und seine Kollegen wollten dann sehen, wie sich ihr Modell im Vergleich zu realen Spielplatzschaukeln schlägt, also bauten sie im Labor eine Schaukel und rekrutierten 10 College-Studenten, um sie auszuprobieren. Alle von ihnen sagten, sie hätten schon einmal auf Schaukeln gespielt, ihnen sei aber nie explizit beigebracht worden, wie man sich bewegt, um die Schaukel höher zu schlagen.

Die Forscher befestigten insgesamt 10 spezielle Markierungen sowohl an der Schaukel als auch am Teilnehmer und zeichneten ihr Schaukeln dann jeweils etwa eine Minute lang mit einer Kamera auf. Als sie das Filmmaterial analysierten, stellten die Forscher fest, dass das, was die Schüler taten, den Regeln entsprach, die von ihrem mathematischen Modell abgeleitet wurden.

Hirata sagt, dass diese Vereinbarung zu weiteren Fragen führt. „Wie bewegen die Swinger ihren Körper so gut? Es ist kaum zu glauben, dass sie sich absichtlich bewegen, weil sie ihren Körper so schnell wie in 10 Millisekunden anpassen müssen“, sagt er.

Die aktuelle Hypothese der Forscher ist, dass Swinger unbewusst auf eine zentrifugalähnliche Kraft reagieren, die sie zurückdrückt. Sie wollen diese Idee testen, indem sie Schüler eine Spielplatzschaukel in der virtuellen Realität benutzen lassen, wo diese Kräfte möglicherweise nicht existieren.