Pendel sind relativ einfache Geräte und werden seit dem 17. Jahrhundert untersucht. Der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei begann Anfang des 17. Jahrhunderts mit Experimenten mit Pendeln und die erste Pendeluhr wurde 1656 vom niederländischen Wissenschaftler Christiaan Huygens erfunden. Seit diesen frühen Tagen spielen Pendel weiterhin eine zentrale Rolle beim Bau komplexerer Maschinen und tragen zum modernen Verständnis der Physik bei.
Bewegungsprinzipien
Ein Pendel besteht aus einem Gewicht, das als Bob bezeichnet wird und an einem festen Punkt hängt. Wenn das Pendel aktiviert oder in eine Richtung gezogen wird, zeigt es ein Bewegungsprinzip namens Trägheit, das Newtons erstes Bewegungsgesetz ist. Es besagt, dass ein ruhender Körper in Ruhe bleibt und ein Körper in Bewegung in Bewegung bleibt, es sei denn, eine äußere Kraft wirkt auf sie ein. Pendel liefern den Beweis für das erste Newtonsche Bewegungsgesetz.
Zeitmessung
Kurz nachdem Galilei begonnen hatte, die Eigenschaften von Pendeln offiziell zu studieren, beschrieb er seine Beobachtungen in einem Brief an einen Freund. Galileis Brief beschrieb seine Entdeckung, dass die Zeit, die ein Pendel braucht, um hin und her zu schwingen, konstant blieb. Später begann Santorio, den Puls eines Patienten mit einem Pendel zu messen. Im selben Jahrhundert nach Galileis Entdeckung wurden Pendel als Ersatz für unzuverlässige Mechanismen verwendet, die Uhren antreiben.
Messung der Auswirkungen der Schwerkraft
Galilei benutzte ein Pendel, um seine Messungen der Auswirkungen der Schwerkraft durchzuführen. Er beobachtete, dass der Grund, warum sich das Pendel in die Ruheposition zurückbewegt, darin besteht, dass die Schwerkraft den Bob nach unten zieht. Mit Hilfe von Mathematik und der Tatsache, dass das Pendel mit einer konstanten Geschwindigkeit schwingt, konnte Galileo die ungefähren Auswirkungen der Schwerkraft bestimmen. Diese frühen Experimente und der Einsatz von Pendeln ermöglichen es Wissenschaftlern, die Form der Erde zu berechnen.
Beweis, dass sich die Erde dreht
Wissenschaftler haben seit Tausenden von Jahren postuliert, dass die Erde eine runde, sich drehende Kugel ist. Es dauerte jedoch bis 1851 – 200 Jahre nachdem Galileo seine Experimente begann –, dass ein anderer Wissenschaftler die Erddrehungen nachweisen konnte. Der französische Physiker Foucault demonstrierte mit einem Pendel nicht nur, dass sich die Erde dreht, sondern auch, dass dies 24 Stunden dauert. Foucaults Demonstrationen zeigen ein Pendel, das sich zu drehen scheint. Tatsächlich macht die Aufstellung des Pendels eine Drehung unmöglich, was bedeutet, dass sich der Boden unter dem Pendel dreht.