Was beeinflusst die Schwingrate eines Pendels?

Ein Pendel ist ein einfaches Gerät, das aus einem Gewicht besteht, das an einer Schnur, einem Draht, Metall oder einem anderen Material aufgehängt ist und hin und her schwingt. Pendel wurden in Standuhren und dergleichen verwendet, um die Zeit zu halten. Wissenschaftliche Prinzipien bestimmen, was die Schwinggeschwindigkeit des Pendels beeinflusst. Diese Prinzipien sagen voraus, wie sich ein Pendel basierend auf seinen Eigenschaften verhält.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Die Schwerkraft, die Masse des Pendels, die Länge des Arms, die Reibung und der Luftwiderstand beeinflussen die Schwunggeschwindigkeit.

Ziehen Sie ein Pendel zurück und lassen Sie es los. Sie können das Pendel alleine hin und her schwingen lassen oder im Falle einer Uhr durch die Zahnräder angetrieben schwingen lassen. In jedem Fall wirkt sich das Prinzip der periodischen Bewegung auf das Pendel aus. Die Schwerkraft zieht das Gewicht oder den Bob beim Schwingen nach unten. Das Pendel verhält sich wie ein fallender Körper, der sich mit konstanter Geschwindigkeit zum Bewegungszentrum bewegt und dann wieder zurückkehrt.

Die Schwingrate oder Frequenz des Pendels wird durch seine Länge bestimmt. Je länger das Pendel, sei es eine Schnur, ein Metallstab oder ein Draht, desto langsamer schwingt das Pendel. Umgekehrt gilt: Je kürzer das Pendel, desto schneller die Schwungrate. Dies stellt ein absolutes Prinzip dar, das unabhängig von der Art des Designs immer funktioniert. Bei Standuhren mit langen Pendeln oder Uhren mit kürzeren Pendeln hängt die Schwinggeschwindigkeit von der Pendellänge ab.

Amplitude bezieht sich auf den Schwenkwinkel oder wie weit das Pendel nach hinten schwingt. Ein Ruhependel hat einen Winkel von 0 Grad; Ziehen Sie es auf halbem Weg zwischen Ruhe und parallel zum Boden zurück und Sie haben einen 45-Grad-Winkel. Starten Sie ein Pendel und bestimmen Sie die Amplitude. Experimentieren Sie mit verschiedenen Startpunkten und Sie stellen fest, dass die Amplitude keinen Einfluss auf die Schwungrate hat. Das Pendel braucht die gleiche Zeit, um zu seinem Ausgangspunkt zurückzukehren. Eine Ausnahme betrifft einen sehr großen Winkel, der über jeden vernünftigen Schwung für eine Uhr oder ein anderes Gerät hinausgeht. In diesem Fall wird die Schwinggeschwindigkeit beeinflusst, wenn das Pendel schneller geht.

Ein Faktor, der die Schwungrate nicht beeinflusst, ist das Gewicht des Bobs. Erhöhen Sie das Gewicht des Pendels und die Schwerkraft zieht einfach stärker, um das zusätzliche Gewicht auszugleichen. Wie School for Champions betont, ist die Schwerkraft auf jedes fallende Objekt unabhängig von der Masse des Objekts gleich.

In einer realen Anwendung beeinflusst der Luftwiderstand die Schwungrate. Jeder Schwung stößt auf diesen Widerstand und er verlangsamt den Schwung, obwohl es möglicherweise nicht ausreicht, um während eines Schwungs bemerkbar zu sein. Reibung verlangsamt auch den Schwung. Wenn das Pendel aufgrund der Trägheit von der anfänglichen Freigabe schwingt, wird es schließlich zum Stillstand kommen.

Die Schwinggeschwindigkeit eines Pendels passt sich an, wenn es in unmittelbarer Nähe zu einem anderen Pendel platziert wird. Dieses Phänomen wird sympathische Schwingung genannt. Die Pendel geben Bewegung und Energie hin und her. Diese Übertragung führt schließlich dazu, dass die Schwinggeschwindigkeit eines Pendels mit der des anderen Pendels identisch ist.