Ein Pendel benutzen

Ein Pendel besteht aus einem Gewicht, das von einem Stab oder einer Schnur herabhängt und hin und her schwingt. Pendel findet man in Zeitmesser, wie etwa Metronomen, Standuhren, Seismometern und in schwingenden Weihrauchbrennern, und sie können auch verwendet werden, um komplexe Physikaufgaben zu illustrieren.

Methode 1

Methode 1 von 3:

Einfache Pendel verstehen

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Du musst wissen, dass ein Pendel ein Gewicht ist, das frei am Ende einer Schnur hängt. Bevor du anfängst, ein Pendel zu benutzen, musst du wissen, was es ist und wie es funktioniert. Zum Glück ist ein Pendel nichts weiter als ein hängendes Gewicht, das hin und her schwingen kann. Die Schnur ist an einem festen Punkt angebracht, so dass sich nur das Gewicht und die Schnur bewegen.^{[1]XForschungsquelle}
- Halte das Ende einer Halskette mit Anhänger oder eines Jo-Jos zwischen deinen Fingern und bewege das "Gewicht" am unteren Ende. Du hast dein erstes Pendel gemacht!
- Ein übliches Beispiel eines Pendels ist das große schwingende Gewicht in einer Standuhr.
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Ziehe das Gewicht zurück und lasse es los, um ein Pendel zu benutzen. Achte darauf, die Schnur stramm zu halten und das Gewicht einfach los zu lassen, ohne es anzuschubsen. Das Gewicht schwingt hin und her und kehrt zu grob derselben Höhe zurück, auf der du es losgelassen hast.
- Ein Pendel schwingt immer weiter, falls nichts passiert, das es verlangsamt oder seine Richtung ändert.^{[2]XForschungsquelle}
- In der Wirklichkeit verlangsamen äußere Kräfte wie Reibung und Luftwiderstand das Pendel.
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Baue ein einfaches Pendel aus einer Schnur, einer Batterie und einem Zollstock zum besseren Verständnis. Wenn du durch praktisches Handeln lernst oder Kindern beibringen möchtest, wie Pendel funktionieren, kannst du schnell ein Pendel bauen, um damit herum zu experimentieren:
- Binde ein Ende einer Schnur an die Mitte eines Zollstocks.
- Binde das gegenüber liegende Ende an eine Batterie oder ein kleines Gewicht.
- Lege den Zollstock auf die Rückenlehnen von zwei gleich hohen Stühlen, so dass die Batterie frei zwischen ihnen hängt und schwingen kann, ohne irgendwo anzustoßen.
- Hebe die Batterie an, halte die Schnur straff und lasse sie los, so dass sie hin und her schwingt.
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Begreife das wissenschaftliche Vokabular für Pendel. Wie die meisten wissenschaftlichen Beschäftigungen, ist es nur möglich, Pendel zu verstehen und zu benutzen, wenn du die Wörter kennst, die sie beschreiben.
- Amplitude: Die höchste Stelle, die das Pendel erreicht.
- Lot: Ein anderer Name für das Gewicht am Ende des Pendels.
- Gleichgewicht: Der Mittelpunkt eines Pendels; dort, wo das Gewicht ruht, wenn es sich nicht bewegt.
- Frequenz: Die Anzahl der Male, die ein Pendel in einer gegebenen Zeitspanne hin und her schwingt.
- Intervall: Die Menge an Zeit, die ein sich bewegendes Pendel braucht, um zur selben Stelle zurückzukehren.
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Methode 2

Methode 2 von 3:

Pendel verwenden, um physikalische Grundlagen zu lehren

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Du solltest wissen, dass Pendel-Experimente eine tolle Art sind, die wissenschaftliche Methode zu lehren. Die wissenschaftliche Methode ist seit den alten Griechen das Rückgrat der wissenschaftlichen Forschung, und Pendel sind einfach zu basteln, um sofortige Resultate zu sehen. Wenn du eins der folgenden Experimente durchführst, nimm dir die Zeit, eine Hypothese zu formulieren, darüber zu reden, welche Variable du überprüfst, und die Resultate zu vergleichen.
- Mache das Experiment immer 5-6 Mal, um sicher zu gehen, dass deine Resultate konsistent sind.
- Denke daran, immer nur ein Experiment auf einmal auszuprobieren – andernfalls weißt du nicht, was die Schwingung des Pendels verändert hat.
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Ändere das Gewicht am Ende der Schnur, um Schwerkraft zu lehren. Eine der einfachsten Arten, etwas über die Effekte der Schwerkraft zu lernen, ist durch ein Pendel, und die Resultate mögen dich überraschen. Um die Effekte der Schwerkraft zu sehen:
- Ziehe das Pendel 10 Zentimeter zurück und lasse es los.
- Miss das Intervall des Pendels mit einer Stoppuhr. Wiederhole es 5-10 Mal.
- Füge ein schwereres Lot ans Pendel an und wiederhole das Experiment.
- Das Intervall und die Frequenz sind genau dieselben! Das liegt daran, dass die Schwerkraft sich auf alle Gewichte gleich auswirkt. Eine Cent-Münze und ein Ziegelstein fallen zum Beispiel mit derselben Geschwindigkeit.
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Verändere die Stelle, an der du das Gewicht loslässt, um etwas über die Amplitude zu erfahren. Wenn du die Schnur höher ziehst, erhöhst du die Amplitude, oder den Höhepunkt, des Pendels. Doch ändert das, wie schnell das Pendel zu deiner Hand zurückkehrt? Wiederhole das obige Experiment, aber ziehe das Pendel dieses Mal 20 Zentimeter zurück, anstatt das Gewicht zu verändern.
- Falls du alles richtig gemacht hast, ändert sich das Intervall des Pendels "nicht".
- Die Amplitude zu ändern, ändert die Frequenz nicht, eine Tatsache, die im Trigonometrie-Kurs praktisch ist, in der Wissenschaft des Klangs und in vielen anderen Bereichen.
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Verändere die Länge der Schnur. Wiederhole das obige Experiment, aber verwende, anstatt zu verändern, wie viel Gewicht du angefügt hast, oder wie hoch du es losgelassen hast, eine viel kürzere oder längere Schnur.
- Dieses Mal wirst du definitiv eine Veränderung bemerken. Tatsächlich ist die Länge der Schnur zu verändern das Einzige, was das Intervall und die Frequenz eines Pendels verändert.
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Tauche tiefer in die Pendel-Physik ein, um etwas über Trägheit, Energieübertragung und Beschleunigung zu erfahren. Für ältere Schüler oder angehende Physiker sind Pendel eine tolle Art, die Beziehungen zwischen Beschleunigung, Reibung und Trigonometrie zu lernen.^{[3]XForschungsquelle}.Suche nach "Pendel-Gleichungen" oder konstruiere deine eigenen Experimente, um sie zu ermitteln. Einige Fragen, die du in Erwägung ziehen kannst:
- Wie schnell bewegt sich das Lot an der tiefsten Stelle? Wie ermittelst du die Geschwindigkeit des Lots an irgendeiner Stelle?
- Wie viel kinetische Energie hat das Lot an irgendeiner Stelle im Pendel? Verwende als Hilfe die Gleichung: Kinetische Energie = 0,5 x Masse des Lots x Geschwindigkeit ²
- Wie kannst du das Intervall eines Pendels aufgrund der Länge der Schnur vorhersagen?
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Methode 3

Methode 3 von 3:

Pendel zum Messen benutzen

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Passe die Länge der Schnur an, um Zeit zu messen. Während die Schnur weiter zurück zu ziehen und das Gewicht zu verändern, das Intervall nicht verändert, tut das Verlängern oder Verkürzen der Schnur dies schon. So wurden alte Uhren gemacht – wenn du die Länge des Pendels perfekt veränderst, kannst du ein Intervall, oder eine volle Schwingung, zwei Sekunden dauern lassen. Zähle die Anzahl der Intervalle, und du weißt, wie viel Zeit vergangen ist.^{[4]XForschungsquelle}
- Pendeluhren sind an Zahnräder angebracht, so dass sich der Sekundenzeiger der Uhr jedes Mal bewegt, wenn das Pendel schwingt.
- In einer Standuhr macht das in die eine Richtung schwingende Gewicht "tick" und das Zurückschwingen "tack".
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Benutze dein Pendel, um nahe Vibrationen zu messen, einschließlich Erdbeben. Seismographen, Geräte, die die Intensität und Richtung von Erdbeben messen, sind komplexe Pendel, die sich nur bewegen, wenn sich die Erdkruste bewegt. Obwohl es unglaublich kompliziert ist, ein Pendel so zu kalibrieren, dass es nur tektonische Platten misst, kannst du beinahe jedes Pendel in einen einfachen Seismographen verwandeln, indem du einen Stift und etwas Papier verwendest.
- Klebe einen Kugelschreiber oder einen Bleistift mit Klebeband ans Gewicht am Ende deines Pendels.
- Lege ein Blatt Papier unter das Pendel, so dass der Stift das Papier berührt und Linien hinterlassen kann.
- Stoße das Pendel vorsichtig an, aber nicht die Schnur. Je stärker du das Pendel anstößt, desto länger werden die Linien auf deinem Papier. Das entspricht einem größeren "Erdbeben".
- Echte Seismographen haben ein rotierendes Blatt Papier, so dass du die Stärke des Erdbebens im Verlauf der Zeit sehen kannst.
- Pendel wurden bereits 132 v.Chr. in China verwendet, um Erdbeben zu messen.^{[5]XForschungsquelle}
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Benutze ein Pendel namens Foucault Pendel, um zu beweisen, dass sich die Erde dreht. Obwohl die Menschen wissen, dass sich die Erde um ihre Achse dreht, war Foucaults Pendel der früheste sichtbare Beweis des Konzepts. Um es nachzubilden, brauchst du ein großes Pendel, mindestens 5 Meter lang mit einem Gewicht über 11 Kilogramm, um äußere Variablen wie Wind oder Reibung zu minimieren.^{[6]XForschungsquelle}
- Bringe dein Pendel ausreichend in Bewegung, so dass es lange Zeit schwingen kann.
- Während die Zeit fortschreitet, wird dir auffallen, dass das Pendel in eine andere Richtung schwingt als du es gestartet hast.
- Das geschieht, weil das Pendel sich in einer geraden Linie bewegt, während sich die Erde darunter dreht.
- In der nördlichen Hemisphäre verschiebt sich das Pendel im Uhrzeigersinn, und in der südlichen verschiebt es sich gegen den Uhrzeigersinn.
- Auch wenn es kompliziert ist, kannst du ein Foucault Pendel benutzen, um deinen Breitengrad mittels einer trigonometrischen Gleichung auszurechnen.
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Tipps

Du brauchst eventuell zwei Personen, um diese Experimente akkurat durchzuführen – eine, um das Pendel zu benutzen, und die andere, um die Zeit zu nehmen.
Falls du ein genaueres Pendel machen möchtest, benutze eine weitere Schnur, um das Gewicht auf der gewünschten Höhe zu halten. Brenne das Ende der Schnur ab, um das Gewicht "fallen zu lassen". Das bewahrt dich davor, das Gewicht versehentlich vorwärts oder zur Seite zu drücken, wenn du es loslässt.
Manche Leute glauben, dass Pendel auch spezielle Wahrsage-Kräfte haben.

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