▷ Pendel

In diesem Artikel wird erklärt, was Pendel sind und welche Eigenschaften sie haben. Darüber hinaus können Sie sehen, welche verschiedenen Pendeltypen es gibt.

Was ist ein Pendel?

Ein Pendel besteht aus einer Masse, die an einem festen Punkt aufgehängt ist und frei schwingen kann. Mit anderen Worten ist das Pendel ein physikalisches System, das aus einer Masse besteht, die an einem festen Punkt an einem Draht oder Seil aufgehängt ist und frei zwischen zwei Extremen schwingen kann.

Wenn die Masse des Pendels aus ihrer Ruhelage, also ihrer Gleichgewichtslage, bewegt und dann losgelassen wird, beschleunigt sich die Masse unter dem Einfluss der Schwerkraft in Richtung ihrer Gleichgewichtslage. Dann beginnt die Masse hin und her zu schwingen, bis sie aufgrund der Reibung mit der Luft in ihrer Gleichgewichtsposition stoppt.

Deutlich zu erkennen ist beispielsweise die Bewegung eines Pendels bei einer Pendeluhr, deren Gewicht zur Zeitmessung immer wieder von links nach rechts schwingt. Daher wird die oszillierende Bewegung eines Pendels als Pendelbewegung bezeichnet.

Das einfache Pendel

Das einfache Pendel , auch mathematisches Pendel oder ideales Pendel genannt, ist ein System, das aus einem Masseteilchen besteht, das an einem festen Punkt an einem Draht einer bestimmten Länge aufgehängt ist.

In der Physik wird das einfache Pendel zur Untersuchung der Schwingbewegung einer schwebenden Masse verwendet. Wird auf die Masse eine Kraft ausgeübt, so schwingt sie durch ihre Gleichgewichtslage von einer Seite zur anderen und beschreibt somit eine oszillierende Bewegung.

Darüber hinaus wird in der Physik beim einfachen Pendel die Reibung der Masse mit der Luft vernachlässigt, sodass man davon ausgeht, dass das Pendel unendlich schwingt und alle Schwingungen die gleiche Amplitude haben.

➤ Siehe: Einfaches Pendel (Physik)

Eigenschaften des einfachen Pendels

Das einfache Pendel wird durch die folgenden Merkmale bzw. Teile definiert:

Länge (ℓ) : ist die Länge der Saite, die vom Fixpunkt des einfachen Pendels bis zum Schwerpunkt des Objekts reicht, das die Bewegung des Pendels ausführt.
Schwingung : Dabei handelt es sich um den Bogen, den die Masse zwischen den Extrempositionen des einfachen Pendels und seiner Rückkehr in seine Ausgangsposition zurücklegt.
Periode (T) : ist die Zeit, die benötigt wird, um eine Schwingung abzuschließen.
Frequenz (f) : ist die Anzahl der Schwingungen, die das einfache Pendel pro Zeiteinheit ausführt.
Winkel (θ) : ist der Winkel, den die Pendelschnur und die Vertikale bilden.
Amplitude (Θ) : ist der Winkel, den die Vertikale und die Sehne des einfachen Pendels bilden, wenn es sich in der äußersten Position befindet.

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Einfache Pendelformeln

Die Gleichung für die Schwingbewegung eines einfachen Pendels lautet:

$\theta=\Theta\cdot\text{sin}(\omega\cdot t+\phi)$

Gold:

$\theta$

ist der Winkel, den die Saite des einfachen Pendels und die Saite bilden.
$\Theta$

ist die Amplitude des einfachen Pendels.
$\omega$

ist die Pulsation oder Kreisfrequenz des einfachen Pendels.
$t$

ist der Zeitpunkt, zu dem der Winkel berechnet wird.
$\phi$

ist die Anfangsphase des einfachen Pendels.

Andererseits lautet die Formel zur Berechnung der Periode eines einfachen Pendels mit Schwingungen geringer Amplitude wie folgt:

$\displaystyle T=2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}}$

Gold:

$T$

ist die Periode des einfachen Pendels.
$\ell$

ist die Länge der Saite des einfachen Pendels.
$g$

ist die Erdbeschleunigung, deren Wert auf der Erde 9,81 m/s ² beträgt.

Arten von Pendeln

Die Arten von Pendeln sind:

Einfaches Pendel.
Zusammengesetztes Pendel.
Zykloidenpendel.
Doppelpendel.
Foucaultsches Pendel.
Pendeldrehung.
Kugelpendel.

Unten sehen Sie, woraus die einzelnen Pendeltypen bestehen, mit Ausnahme des einfachen Pendels, dessen Funktionsweise oben bereits ausführlich erläutert wurde. Ebenso ist zu beachten, dass es auch andere Arten von Pendeln gibt, diese jedoch deutlich seltener verwendet werden.

Verbundpendel

Das zusammengesetzte Pendel , auch physikalisches Pendel genannt, ist jeder starre Körper, der frei um eine feste horizontale Achse schwingen kann, die nicht durch seinen Massenschwerpunkt verläuft.

zusammengesetztes Pendel, physikalisches Pendel

Zykloidenpendel

Das Zykloidenpendel basiert auf der geometrischen Kurve, die Zykloide genannt wird. Dabei handelt es sich um die Kurve, die einen Punkt auf einem Kreis beschreibt, während er in einer geraden Linie rollt, ohne zu rutschen.

Doppelpendel

Das Doppelpendel ist ein System bestehend aus zwei Pendeln, wobei ein zweites Pendel an einem anderen Pendel mit festem oberen Ende aufgehängt ist. Im Allgemeinen handelt es sich um die Vereinigung zweier einfacher Pendel.

Dieser Pendeltyp hat zwei Freiheitsgrade, das sind die Winkel, die jedes Pendel mit der Vertikalen bildet.

Foucaultsches Pendel

Das Foucaultsche Pendel ist ein Pendel, das in jeder vertikalen Ebene frei schwingen kann. Dieser Pendeltyp verdankt seinen Namen dem französischen Physiker Léon Foucault, der ihn erfunden hat.

Kurioserweise kann mit dieser Art von Pendel die Rotation der Erde demonstriert werden.

Pendeldrehung

Das Torsionspendel ist eine Art Pendel, das aus einem vertikal aufgehängten Draht oder Draht besteht, dessen oberes Ende fest ist, und andererseits aus einem an seinem unteren Ende aufgehängten Körper, der den Draht dreht.

Typischerweise hängt am unteren Ende des Torsionspendels ein Körper mit einem bekannten oder leicht zu berechnenden Trägheitsmoment, beispielsweise eine Scheibe oder ein Zylinder. Dadurch führt die Scheibe oder der Zylinder eine oszillierende Drehbewegung aus, deren Achse das vertikale Gewinde ist.

Kugelpendel

Das Kugelpendel ist ein Pendel, das im Raum schwingen kann. Mit anderen Worten: Ein kugelförmiges Pendel ist wie ein einfaches Pendel, kann aber nicht in einer einzigen Ebene, sondern im Raum schwingen.

Beispielsweise ist Foucaults Pendel ein Kugelpendel, da es nicht wie das einfache Pendel nur in einer Ebene schwingt, sondern in drei Dimensionen.