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Aufgabe

Hemmungspendel

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Abb. 1 Schwingung eines Fadenpendels, dass nach einigen Schwingungen durch ein Hindernis gehemmt wird

Flexon spielt mit einem Pendel. Er lenkt es aus und stellt fest, dass es nach einer bestimmten Zeit fast wieder die Ausgangslage erreicht hat. Nun hält er - wie in der Animation in Abb. 1 gezeigt - einen Metallstift senkrecht zur Schwingungsebene an den Faden.

Kannst du in diesem Fall vorhersagen, wie hoch der Pendelkörper steigen wird? Begründe deine Antwort!

Hinweis: Man bezeichnet die Anordnung, bei der die reguläre Schwingung des Pendels durch ein Hindernis gestört wird als Hemmungspendel oder auch GALILEI-Pendel.

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Ja, man kann vorhersagen, wie hoch das Pendel ausschlagen wird, da das Hindernis in der Schwingung keine Energie umwandelt (sondern lediglich die Pendellänge und damit auch die Schwingungsdauer verändert). Entsprechend der Energieerhaltung muss das Pendel natürlich auch auf der gehemmten Seite genau so hoch ausschlagen wie es auf der ungehemmten Seite ausschlägt. Das Pendel erreicht also auf beiden Seiten die gleiche Höhe.

Dies gilt zumindest dann, wenn der Stab, der die Schwingung hemmt, oberhalb des höchsten Punktes des Pendelkörpers in die Schwingung gehalten wird.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Arbeit, Energie und Leistung