Das Fadenpendel:
Eine harmonische Bewegung?
Fachbezug
Hookesches Kraftgesetz, Kraft auf einen Pendelkörper, der an einem Faden hängt (Fadenpendel), periodische Bewegung, harmonische Bewegung.
Ein Pendelkörper ist an einem Faden befestigt. Wird der Pendelkörper (nicht zu weit) aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so beginnt er eine periodische Bewegung.
Aufgabe
Lenke den Pendelkörper in der folgenden Animation ein wenig aus seiner Ruhelage aus und starte den Vorgang. Beobachte die periodische Bewegung des Pendelkörpers, sowie sein Zeit-Weg-Diagramm, das seine horizontale Auslenkung aus der Ruhelage anzeigt (Tipp).
Aktivitäten
Die periodische Bewegung des Fadenpendels unterscheidet sich von der harmonischen Bewegung des Federpendels. Untersuche:
- Lenke den Pendelkörper verschieden weit aus und starte jeweils die Animation!
- Bestimme die Zeit, die für eine Schwingung (das ist ein voller Hin- und Hergang des Pendelkörpers) für verschieden große Auslenkungen. Was lässt sich über diese Schwingungsdauern sagen?
- Vergleiche deine Ergebnisse mit einem selbst gebauten Fadenpendel (Tipp)!
- Lenke den Pendelkörper so hoch wie den Aufhängungspunkt des Fadenpendels aus. Starte die Animation und interpretiere die Zeit-Weg-Kurve der Bewegung!
Einschränkungen
Die Lagerreibung und der Luftwiderstand bremsen die Bewegung jedes Federpendels, sodass die Auslenkungen bei jeder Schwingung etwas kleiner werden. Nach einiger Zeit kommt deshalb jede reale Schwingung zum Stillstand. In der obigen Animation wird weder die Lagerreibung für das Fadenpendel noch der Luftwiderstand berücksichtigt.
Physlet® - Davidson-College, W.Christian, M.Belloni, P.Krahmer et.al.