Schwingungen und Wellen
 -G   

SW 1.14 variables Gravitationspendel (g-Pendel)

1. Zweck und Beschreibung

Das Pendel ist so beschaffen, dass seine Schwingungsebene aus der vertikalen Normallage kontinuierlich bis in die Horizontale gedreht werden kann. Der Winkel Φ, um den die Schwingungsebene von der vertikalen Normallage des pendels abweicht, ist an seiner Skale ablesbar. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Betrag der für die Schingungsdauer maßgebenden Komponente der Erdbeschleunigung g kontinuierlich bis zum Wert Null (Φ = 90°) reduziert werden kann. Man kann auf diese Weise zeigen, wie sich eine verminderte Erdbeschleunigung auf die Schwingungsdauer eines Pendels auswirkt. An die Stelle der bekannten Formel für die Schwingungsdauer T eines Pendels der Länge l


     SW 1.14 Formel 1

tritt hier die verallgemeinerte Beziehung

     SW 1.14 Formel 2





2. Handhabung im Experiment 		          Versuchsaufbau: g-Pendel
          Abb. 1: Versuchsaufbau

Die Schwingungsdauer T soll als Funktion des Neigungswinkels Φ gemessen werden. Das in den Dreifuß eingespannte Pendel wird bei Φ = 0 auf seiner Stativstange möglichst weit nach unten geschoben, um die größtmögliche Stabilität des Aufbaus zu erreichen.

Mit Hilfe der Nivelierringe des Dreifußes muss des Pendel sorgfältig justiert werden, um sicherzustellen, dass die an der Winkelskale abgelesenen Werte Φ mit der Neigung der Schwingungsebene zur Vertikalen übereinstimmen. Folgendes Vorgehen hat sich bewährt:


→ Ein Schenkel des Dreifußes soll in die Richtung der Ruhelage des Pendels zeigen und der dort befindliche Fuß mit dem zugehörigen Nivellierring so kurz wie möglich eingestellt sein. Die beiden anderen Füße sollen sich etwa in der Mitte ihres Stellbereichs befinden.
→ Rändelmutter im Zentrum der Winkelskale lösen, Pendelstange nach oben schwenken und bei Φ = 90° durch Anziehen der Rändelmutter fixieren.
→ Mit Hilfe der beiden vom Pendel abgewandten Nivelierringe am Dreifuß die Ruhelage des Pendels in die Mitte des Schwingungsbereichs bringen.
→ Den dritten Fuß langsam herausdrehen, so dass das Pendel immer langsamer schwingt; wenn die Ruhelage auswandert, so ist sie durch Verstellen der beiden anderen Füße zu kompensieren.
→ Der Vorgang ist beendet, sobald das Pendel nahezu in jeder Position in Ruhe bleibt.

Nach diesen Vorbereitungen soll der Dreifuß möglichst nicht mehr auf dem Tisch verschoben werden. Jetzt kann Φ schritttweise vermindert und jeweils die zugehörige Schwingungsdauer gemessen werden. Rasch und genau ist die Messung mit einer Lichtschranke und einem elektronischen Zeitmessgerät.(siehe Abb.1: Versuchsaufbau)