Grundidee

Es klingt einfacht, kann aber tatsächlich recht schwierig werden: der ausgestreckte Zeigefinger soll mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit eine Kreisbewegung in der Luft beschreiben. Durch die eigene Ausführung der Bewegungen lassen sich physikalische Begriffe wie Periodendauer, Bahn- und Winkelgeschwindigkeit oder auch Umlauffrequenz anschaulich deutlich besser verstehen als mit Büchern oder Erklärvideos alleine.^[1]

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man soll den Finger so im Kreis bewegen, dass man zum Beispiel genau 4 cm pro Sekunde überstreicht. Oder man soll alle 4 Sekunden einmal einen ganzen Kreis nachfahren. Mit diesem Versuch kann man sehr gut ein Gefühl für Bahn- und Winkelgeschwindigkeiten sowie auch für Winkel selbst bekommen. © Gunter Heim/StableDiffusion (KI) ☛

Material

Eine Kamera [für Filme, Videos] ↗

Ein Maßstab [für Durchmesser] ↗

Eine Stoppuhr ↗

Varianten

Man kann den Hand-Wirbel-Versuch in sehr vielen verschiedenen Varianten durchführen. Bei allen Varianten streckt man den Zeigefinger aus. Man bewegt den Zeigefinger auf einer kreisförmigen Bahn. Bei den Versuchen mit schnellerer Bewegung muss der Versuch mit einer Kamera aufgenommen werden, die später eine Wiedergabe in Zeitlupe erlaubt. Nur so lassen sich später Bewegungen auswerten, denen das bloße Auge nicht mehr folgen kann.

Möglichst hohe Umlauffrequenz

Man versucht mit der Spitze des Zeigefingers möglichst viele ganze Kreisbewegungen pro Sekunde zu erreichen. Die Anzahl der ganzen Umdrehungen pro Sekunde nennt man auch die Umlauffrequenz in der Einheit Hertz. Die Bewegung wird dabei so schnell sein, dass man ihr mit dem Auge nicht folgen kann. Erst über eine Zeitlupenaufnahme mit Stoppuhr kann man die Umlauffrequenz bestimmen. Dazu zählt man die Anzahl der Kreisbewegungen und misst die dafür benötigte Zeit. Die Anzahl der Umdrehung geteilt durch die benötigte Zeit gibt dann die Umlauffrequenz ↗

Möglichst definierte Umlauffrequenz

Bei dieser Variante geht es nicht darum, möglichst viele Kreise pro Sekunde zu erreichen. Vielmehr ist es jetzt das Ziel, möglichst nahe an eine selbst gewählte Vorgabe zu kommen. So kann man zum Beispiel versuchen, möglichst genau eine, zwei, drei, vier oder auch nur 0,8 oder 0,5 oder nur 0,1 Kreisbewegungen hinzubekommen.

Möglichst große Bahngeschwindigkeit

Nun ist es das Ziel, dass die Spitze des Zeigefingers eine möglichst große Bahngeschwindigkeit, zum Beispiel angegeben in Meter oder Zentimeter pro Sekunde erreicht. Auch hier muss man wahrscheinlich mit Kamera und Stoppuhr arbeiten. Wenn man durch eine Auswertung eines Videos herausgefunden hat, wie viel Sekunden man für eine bestimmte Anzahl von ganzen Umdrehungen benötigt hat, und wie groß der Durchmesser dieser Kreisbewegung in etwa war, dann rechnet man: Pi mal den Durchmesser mal die Anzahl der Umdrehungen geteilt durch die Zeit für alle diese Bewegungen. Je nachdem ob man den Durchmesser in Metern oder Zentimetern eingesetzt hat (beides ist möglich), erhält man die Geschwindigkeit in Metern oder Zentimetern pro Sekunde. Siehe auch Bahngeschwindigkeit ↗

Möglichst definierte Bahngeschwindigkeit

Bei dieser Variante geht es nicht darum, möglichst nahe an eine selbst gewählte Bahngeschwindigkeit zu kommen. So kann man zum Beispiel versuchen, die Fingerspitze möglichst nahe bei einem cm/s oder 20 cm/s oder 1 m/s oder 2 m/s zu bewegen. Bei den langsameren Bewegungen ist auch eine Auswertung ohne Filmkamera möglich. Siehe auch Bahngeschwindigkeit ↗

Möglichst definierte Periodendauer

Jetzt geht es darum, möglichst nahe an eine selbst gewählte Periodendauer zu kommen. So kann man zum Beispiel versuchen, für eine Kreisbewegung im Durchschnitt möglichst genau 1 s, 2 s oder auch 20 s oder eine Minute zu benötigen. Bei den langsameren Bewegungen ist auch eine Auswertung ohne Filmkamera möglich. Siehe auch Periodendauer ↗

Fußnoten

[1] Kinästhetisches Lernen ist eine besondere Art des multisensorischen Lernens: man bindet gezielt Bewegungen und die damit erfahrbaren Kräfte in das Lernen mit einen. Forschungen haben gezeigt, dass ein kinästhetisches Lernen vor allem auf lange Sicht zu deutlich besseren Lernergebnissen führt als ein Lernen über die reine Theorie. Siehe mehr unter kinästhetisches Lernen ↗