Direkt zum Inhalt

Aufgabe

Kinderschaukel

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

MNU
Abb. 1 Kinderschaukel

Hinweis: Die Aufgaben zum Bundeswettbewerb Physik finden Sie unter http://www.mnu.de unter dem Link "Wettbewerb Physik".

Sabine und ihr kleiner Bruder Claudius sind auf den Spielplatz zum Schaukeln gegangen. Sabine schaukelt. Claudius ruft: „He, ich kann viel schneller hin und her schaukeln als du.“ „Glaub´ ich nicht, du bist doch viel leichter als ich!“ antwortet Sabine. „Deswegen wirst du langsamer schaukeln.“ Wer hat Recht? Was passiert, wenn beide Kinder zusammen auf der einen Schaukel schaukeln?

Lösung einblendenLösung verstecken Lösung einblendenLösung verstecken

Keiner von beiden hat Recht!

Ein Versuch zeigt, dass die Zeit, die für das Hin-und-Her-Schaukeln benötigt wird, unabhängig von der Masse ist – soweit diese nicht durch Aufstehen o. ä. verschoben wird. Fasst man die Schaukel näherungsweise als Fadenpendel auf, so sieht man an der Formel für die Schwingungsdauer des Fadenpendels
\[T = 2 \cdot \pi  \cdot \sqrt {\frac{l}{g}} \] dass die Masse bei der Schwingungsdauer nicht eingeht.

Aus der Unabhängigkeit von der Masse folgt auch, dass beim gemeinsamen Schaukeln keine Änderung der Schwingungsdauer auftreten wird.

Hinweis: Schaukeln im Stehen würde wegen der Verlagerung der Masse nach oben (l wird kleiner) eine kleinere Schwingungsdauer bedeuten.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Mechanische Schwingungen