Pendel
Ein Pendel (früher auch Perpendikel,[1] von lat. pendere „hängen“) besteht aus einer Masse am Ende eines Seiles oder eines beweglich aufgehängten Stabes. Lenkt man ein Pendel aus seiner vertikalen Ruhelage aus, schwingt es unter dem Einfluss der Schwerkraft zurück und wird ohne den Einfluss von Dämpfung symmetrisch um den zentralen, tiefsten Punkt des Massenmittelpunktes – die Ruheposition – schwingen. Die Pendelfrequenz (Schwingfrequenz) des Pendels hängt von dessen Länge, nicht jedoch von der Pendelmasse ab.
Die regelmäßige Schwingungsperiode eines Pendels wird bei mechanischen Pendeluhren genutzt.
Pendelarten
Schwerkraftpendel
Der mathematischen Beschreibung nach unterscheidet man bei Schwerkraftpendel die beiden folgenden Pendelarten:
- Ein mathematisches Pendel ist ein theoretisches Modell zur Beschreibung von Pendelschwingungen.
- Physikalische Pendel berücksichtigen die Form und Größe des Pendelkörpers. Sie sind komplizierter zu beschreiben, ihr Verhalten entspricht jedoch eher den realen Pendeln.
Mit dem Foucaultschen Pendel konnte die Erdrotation nachgewiesen werden: Die Corioliskraft wirkt von außen auf das Pendel und verändert die Schwingungsebene.
Die Pendel von Pendeluhren müssen für hohe Ganggenauigkeiten kleine, möglichst konstante Amplituden ausführen.
Federpendel
Federpendel und Federschwinger haben im Gegensatz zum Schwerkraftpendel zur Auslenkung weitgehend proportionale Rückstellkräfte und eine von der Schwerkraft unabhängige Resonanzfrequenz:
- Beim sich linear bewegenden Federpendel oder Federschwinger entsteht die Rückstellkraft durch Torsion in einer Schraubenfeder.
- Das Torsionspendel (Drehpendel) schwingt in Form einer Drehbewegung mit senkrechter Achse an einem sich verdrehenden Draht oder Band; die rückstellende Kraft wird durch Torsion erzeugt.
- Bei Drehschwingern mit Spiralfeder (z. B. Unruh) wird die rückstellende Kraft durch Biegung in der Spiralfeder aufgebracht
Gekoppelte Pendel
Man kann Pendel miteinander koppeln. Dies kann beispielsweise bei einem Fadenpendel dadurch geschehen, dass man diese mit einer Feder koppelt. Man kann hier sehr gut das Phänomen der Schwebung beobachten. Gebundene Atome (z. B. in einem Molekül bzw. in einem Festkörper) können näherungsweise durch ein solches Modell von gekoppelten Pendeln beschrieben werden.
Doppelpendel sind zwei aneinander befestigte (physikalische) Pendel, deren Bewegungsabläufe in der Regel chaotisch sind. Linear gekoppelte Pendel (zum Beispiel über Federn) erzeugen komplexere Schwingungsmuster aus Überlagerungen von sogenannten Eigenschwingungen oder Moden mit zugehörigen Eigenfrequenzen.
Literatur
- Christian Kassung: Das Pendel. Eine Wissensgeschichte. 2007, ISBN 978-3-7705-4554-4.
Siehe auch
- Fadenpendel
- Froude-Pendel
- Doppelpendel
- Multipendel
- Magnetisches Pendel
- Sekundenpendel
- Wasserpendel
Weblinks
Commons: Pendulums – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
- Klassifizierung und Auflistung von über 20 verschiedenen Pendeltypen mit Formeln und Abbildungen.
Einzelnachweise
- ↑ Fritz von Osterhausen: Callweys Uhrenlexikon. Callwey, München 1999, ISBN 3-7667-1353-1.