Als je wel eens op een schommel hebt gezeten, weet je intuïtief waarschijnlijk al hoe je het hoogst kan komen. Maar het perfecte moment om achterover te leunen om hoogte te winnen is nu ook bevestigd door natuurkundigen.
Hoe een schommel beweegt, hangt af van hoe je erop zit. Leun je op het juiste moment tegen de zwaaiende beweging in, dan kom je hoger. Veel kinderen lijken dit fenomeen intuïtief al te snappen. Nu hebben ook natuurkundigen exact bepaald wanneer je naar achteren moet leunen om een schommel hoger te krijgen, schrijven ze in het vakblad Physical Review E
Leunen
‘Kinderen kennen de natuurkundige wetten niet, en toch gedragen ze zich er wel naar, waardoor ze heel goed kunnen schommelen’, zegt sportwetenschapper Chiaki Hirata van de Jumonji universiteit in Japan. Hirata en zijn collega’s keken naar schommelaars en stelden vervolgens met behulp van natuurkundige wetten een aantal regels vast over hoe je het beste hoogte kan winnen op een schommel.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
De onderzoekers ontwikkelden een model om de beweging van een schommel te kunnen voorspellen. Een van de onderdelen van het model, is dat mensen op elk moment van de schommelbeweging naar voren of naar achteren kunnen leunen. Vervolgens pasten de onderzoekers het model toe op verschillende maten schommels en verschillende manieren van bewegen. Op deze manier konden ze berekenen welke reeks bewegingen de meeste hoogtewinst van de schommel opleverde.
De onderzoekers ontdekten dat de beste timing voor naar achteren leunen afhangt van hoe hoog je al schommelt. Wanneer je pas net op de schommel zit, kan je het beste naar achteren leunen als de schommel op het laagste punt van de boog is, en je op weg bent naar voren. Als je dit een paar keer doet, kom je vanzelf hoger. Naarmate je hoger komt, moet je eerder naar achteren leunen, totdat je op het hoogste, achterste punt van de schommelboog al naar achteren leunt.
Schommelen voor de camera
Hirata en zijn collega’s waren vervolgens benieuwd hoe goed hun model overeenkwam met hoe echte schommelaars bewegen. Daarvoor bouwden ze een schommel in hun lab, en vroegen aan tien studenten om erop te schommelen. Alle studenten hadden weleens geschommeld, maar niemand had ze ooit expliciet verteld hoe je op een schommel hoogte wint.
Voor het registreren van de schommelbeweging plakten de onderzoekers tien markers op de schommel en de student. Daarna moesten de studenten een minuut lang voor een camera schommelen. Toen de onderzoekers de gemaakte beelden analyseerden, bleek dat de bewegingen van de studenten zich keurig hielden aan de regels uit het natuurkundige model.
Virtual reality
Hirata zegt dat de overeenkomst tussen model en werkelijkheid allemaal extra vragen oproept. ‘Hoe weten de schommelaars hun bewegingen zo goed te timen? Het is moeilijk te geloven dat ze dat bewust zelf doen, want ze moeten hun houding in slechts tien milliseconden aanpassen.’
De huidige theorie van de onderzoekers is dat de schommelaars onbewust reageren op de centrifugale kracht die ontstaat tijdens het schommelen. Dit idee willen ze testen door studenten op een virtual-reality-schommel te zetten. In die situatie speelt die centrifugale kracht geen rol.
