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05.06.2020 - 19:15 Uhr
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Pendel
Ein Pendel (v. 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 Masseschwerpunktes - die Ruheposition - schwingen.
Die Pendelfrequenz (Schwingfrequenz) des Pendels hängt von dessen Länge, nicht jedoch von der Pendelmasse ab.
Die regelmäßige Schwingungsperiode eines Pendels wurde bei der Konstruktion der ersten mechanischen Uhren genutzt. (Die früheste Darstellung eines Spindelganges mit starrem Pendel kennen wir aus dem CODEX MADRID von LEONARDO da VINCI, ca. 1500.
Erkannt hat ihn GALILEO) Vor der Erfindung des Pendels durch GALILEO GALILEI (1564-1642) wurden die grossen Uhren mit dem sogenannten Waagengang gehemmt. Diese Uhren waren aber sehr ungenau, bis zu einer Stunde pro Tag. Mit dem Pendel wurde die Genauigkeit der Uhr auf wenige Minuten reduziert. Der Stab von Uhrpendeln ist oben als Gelenk an einem dünnen elastischen Metallband aufgehängt, dessen Federwirkung jedoch kaum die Pendelfrequenz beeinflusst. Die Frequenz hängt - bei kleiner oder konstanter Amplitude - nur von der Länge ab. Daher haben gute Pendeluhren eine Temperaturkompensation in Form von mehreren Stäben aus unterschiedlichen Materialien. Die Hemmung (Anker) einer Pendeluhr muss möglichst derart gestaltet sein, dass die Schwingungsamplitude des Pendels über die Laufzeit der Uhr konstant bleibt oder dessen Auslenkwinkel klein ist.
Wichtige Pendelarten

Der mathematischen Beschreibung nach unterscheidet man die beiden folgenden Pendelarten:

1. Ein mathematisches Pendel ist ein theoretisches Modell zur Beschreibung von Pendelschwingungen.
2. physikalische Pendel berücksichtigen die Form und Größe des Pendelkörpers. Sie sind komplizierter zu beschreiben, ihr Verhalten entspricht jedoch eher den realen Pendeln.

Pendel gibt es im weiteren Sinne auch in anderen Ausführungen:

1. Torsionspendel (Drehpendel) schwingen in Form einer Drehbewegung mit senkrechter Achse an einem Draht, der sich verdreht. Die rückstellende Kraft ist dabei über größere Winkelbereiche proportional zur Auslenkung, was präzisere Messungen möglich macht. Ihre Schwingfrequenz ist schwerkraftunabhängig.
2. 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.

Mit dem Foucaultschen Pendel konnte die Erdrotation nachgewiesen werden: Die Corioliskraft wirkt von außen auf das Pendel und verändert die Schwingungsebene.

 
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