GyroTwister

Gyrotwister in Orange. Der schwarze Gummiring um den „Äquator“, der die Griffigkeit erhöht, fehlt.

Der Gyrotwister (in Anlehnung an {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:ISO15924:97: attempt to index field 'wikibase' (a nil value), „Kreisel“ oder „Runde“, auch unter den Markennamen Dynabee, Powerball, RollerBall, Bushido Ball, Spin Ball, Timmi Ball, Twister Maxx oder Gyro Exerciser bekannt) ist ein tennisballgroßes Spielzeug oder Trainingsgerät, was im Deutschen auch als Handkreisel bezeichnet wird. In diesem Ball befindet sich ein zirka 200 g schweres Schwungrad, dessen Achse in einer Nut um den „Äquator“ des Balls gelagert ist. Das Schwungrad lässt sich durch kreisende Bewegungen der Hand beschleunigen und erreicht dabei bis zu 16.000 Umdrehungen/min. Die entstehenden Kreiselkräfte setzen diesen Bewegungen aber einen beachtlichen Widerstand entgegen, daher kommt der GyroTwister in verschiedenen Sportarten (zum Beispiel im (Tisch-)Tennis und Klettern) als Trainingsgerät zur Kräftigung des Handgelenks und der Unterarmmuskulatur zum Einsatz.

Funktionsweise

Zum „Anlassen“ des Kreisels wird in der dafür vorgesehen Führung eine Schnur um den Ball gewickelt, die dann schnell abgezogen wird. Geübte schaffen es mit einem Daumenschnipser.

Die Kreiselachse ist durch diese Nut frei beweglich um eine Achse, die senkrecht zur Kreiselachse steht. Wenn der rotierende Kreisel durch die auf eine Auslenkung folgenden Kreiselkräfte zu präzedieren beginnt, dann wird die Kreiselachse an ihren beiden Enden so an die jeweilige Ober- beziehungsweise Unterseite der Nut gedrückt, dass die Achsenden darin jeweils wie Räder abrollen. Durch das Abrollen kippt die Kreiselachse weiter, und die Präzession wird aufrechterhalten.^[1]

Die Reibung innerhalb der Nut und das Abrollen der Achsenden sind für die Funktion des GyroTwisters essentiell wichtig, da sich dem Kreisel sonst keine Energie zuführen lässt. Ein Gerät mit geölten Achsen kann deshalb nicht funktionieren.

Durch Handbewegungen, die dem Drehmoment der präzedierenden Kreiselachse entgegenwirken beziehungsweise nachgeben, lässt sich der Kreisel beschleunigen oder abbremsen. Wird dabei nicht behutsam vorgegangen, rutscht die Kreiselachse in der Nut und bremst den Kreisel ab. Besonders bei niedrigen Drehzahlen braucht der Trainierende dafür einige Übung.

Auch der Durchmesser der Achsenden spielt eine entscheidende Rolle für die Drehmomentübertragung von der Nut auf die Kreiselachse. Wäre die Achse zu dünn, würde die Präzessionsbewegung des Kreisels die Abrollgeschwindigkeit der Achsenden in der Nut überholen und der Kreisel würde abgebremst, oder es würde kein genügender Anpressdruck der Achsenden in der Nut erzeugt. Wäre die Achse zu dick, würde die Abrollgeschwindigkeit der Achsenden die Präzessionsbewegung überholen und die Achsenden würden beginnen durchzurutschen, oder die zur Beschleunigung notwendigen rollierenden Handbewegungen würden zu groß werden, um vom Handgelenk noch ausgeführt werden zu können.

Wirkung

Anhand des Klangspektrums des rotierenden Schwungrads kann die Drehzahl bestimmt werden. Der Brummton des Geräts hatte bei der Tonaufnahme eine Frequenz von 135 Hertz, was einer Umdrehungsfrequenz von 135 Umdrehungen pro Sekunde beziehungsweise 8100 Umdrehungen pro Minute entspricht.

Trotz geringen Eigengewichts können bei 10.000 Umdrehungen pro Minute erhebliche Kräfte von mehr als 150 Newton auftreten (das entspricht etwa der Kraft, die man für das Heben von 15 kg benötigt). Bei zu intensiver oder zu schnell gesteigerter Anwendung kann es zu Überlastungen an Händen oder Gelenken kommen.^[2]

Es existiert Anwendungssoftware, die diese Drehzahl akustisch ermitteln kann.

Varianten

Nach dem Erfolg des ersten Geräts kamen verschiedene Nachbildungen mit anderen Namen auf den Markt. Der Hersteller selbst brachte ein weiterentwickeltes Modell auf den Markt, das über einen eingebauten Generator innen angebrachte LEDs je nach Drehzahl unterschiedlich hell aufleuchten lässt. Auch gibt es Handkreisel anderer Hersteller mit einem elektronischen Umdrehungszähler / Drehzahlmesser auf der Unterseite, der die Drehzahl akustisch misst. Ein Mitbewerber stellt sogar Metall-Handkreisel mit Aluminiumgehäuse und wahlweise Stahl- oder Aluminiumrotor her.

Handkreisel mit Umdrehungszähler / Drehzahlmesser
Handkreisel mit Generator und LED

Literatur

Christian Ucke, Hans-Joachim Schlichting: Faszinierendes Dynabee. In: Physik in unserer Zeit. Band 33, Heft 5, 2002, S. 230–231, doi:10.1002/1521-3943(200209)33:5<230::AID-PIUZ230>3.0.CO;2-4 (PDF)
Patent US3726146: GYROSCOPIC DEVICE.‌
Patent US5800311: Wrist exerciser.‌
Gebrauchsmuster DE20308861U: Device for exercising hand and arm muscles comprises a spherical rotor housing with a guide ring which is located equatorially along the connection line between the bottom and top halves of the housing.‌

Einzelnachweise

↑ Artur Hahn: Kreiselphysik: Wie funktioniert der Gyrotwister? In: Spektrum der Wissenschaft 2 / 2003, Seite 98
↑ Trainingsgerät: Wirbelwind fürs Handgelenk, 26. September 2002, test.de, abgerufen am 21. April 2014