Kurzbeschreibung zum Preis der Aufgabe 2011

Kurzbeschreibung zum Preis der Aufgabe 2011-2012 III
des Wettbewerbs „Experimente antworten“
Pendelkugel
Der Preis der dritten Runde ist eine Pendelkugel (Durchmesser 25mm) aus Stahl mit Öse. Befestigt
man an der Öse einen Faden, so entsteht ein Fadenpendel, mit dem man Experimente zur Schwingungsdauer ausführen kann, wie sie auch in der dritten Wettbewerbsrunde verlangt worden waren.
So lautet der Zusammenhang zwischen dem Abstand l von Kugelschwerpunkt (das ist nicht die
Öse!) und Aufhängpunkt und der Schwingungsdauer T:
Dabei ist g die Erdbeschleunigung, manchmal auch Ortsfaktor genannt. Das ist die Beschleunigung,
die ein Körper erfährt, wenn er von der Masse der Erde aufgrund der Gravitation angezogen wird.
Dieser Wert ist nicht an allen Orten auf der Erde gleich. Er ist z. B. auf einem hohen Berg kleiner
als auf Meereshöhe und hängt auch von der Beschaffenheit der Erdkruste ab. Im Physikunterricht
rechnet man meist mit g = 9,81 m/s2. Dieser Wert besagt, dass die Geschwindigkeit eines (im Vakuum) frei auf die Erde fallenden Körpers pro Sekunde um den Wert 9,81 m/s wächst. Umgekehrt
kann man aber auch aus der bekannten Fadenpendellänge l und der möglichst genau gemessenen
Schwingungsdauer T die jeweilige Erdbeschleunigung g bestimmen. Dabei ist allerdings zu beachten, dass die oben angegebene Formel nur für kleine Auslenkungen (einige Grad) des Pendels gilt
und das Pendel völlig reibungsfrei schwingen muss (ohne Luftreibung und Reibung an den Aufhängepunkten des Fadens).
Zu einem anderen Zweck, nämlich zum Nachweis der Erdrotation, wurden seit Mitte des 19. Jahrhunderts große Fadenpendel von etlichen zehn Meter Länge gebaut und in hohen Türmen und Kuppeln sakraler oder profaner Gebäude befestigt. Erkundige Dich doch einmal, was Du zu dem Begriff
„Foucaultsches Pendel“ alles an Informationen findest. Zwei sehr bekannte Foucaultsche Pendel
befinden sich z. B. im Deutschen Museum in München und im Panthéon in Paris. Über eine kleinere Version eines solchen Pendels im Musée des Arts et Métiers, das eine wichtige Rolle in einem
Mordkomplott spielt, hat der italienische Schriftsteller Umberto Eco sogar einen Roman verfasst.
Das Wettbewerbsteam wünscht Dir viel Spaß beim weiteren Experimentieren!