Physik / Schwingungen und Wellen

Pendel

Benjamin Haidinger
16 min (53 Sek./Aufgabe) 18 Aufgaben Anteil: 7,7 % BMS
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Das Pendel ist ein klassisches Beispiel für schwingende Systeme und spielt eine bedeutende Rolle beim MedAT. Ein alltägliches Beispiel für ein Pendel ist die Schaukel auf einem Spielplatz. Ein Verständnis der Dynamik eines Pendels kann beim Test entscheidend sein. Erfahre hier, was du bei deiner Vorbereitung unbedingt beachten solltest.

Grundlegende Begriffe

Kräfte

Beim schwingenden Pendel wirken verschiedene Kräfte:

  • Gravitationskraft (Gewichtskraft): Die Gravitationskraft wirkt nach unten und ist proportional zur Masse des Pendels.
  • Spannungskraft: Die Kraft entlang der Pendelschnur, die das Pendel hält, wird als Spannungskraft bezeichnet.
  • Trägheitskraft: Die Trägheitskraft ist jene Kraft, die das Pendel aufgrund seiner Bewegung erfährt.

Formeln

Die Bewegung eines einfachen Pendels lässt sich durch die folgenden Formeln beschreiben:

  • Periodendauer ($T$): Die Periodendauer gibt die Zeit an, die das Pendel für eine vollständige Hin- und Herbewegung benötigt.

$T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}$

Dabei steht $L$ für die Länge des Pendels und $g$ für die Erdbeschleunigung (ca. $9.81 \, \text{m/s}^2$).

  • Schwingungsfrequenz ($f$): Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird mit der Schwingungsfrequenz angegeben.

$f = \frac{1}{T}$

Wie hängen diese Begriffe zusammen?

Die Kräfte und Formeln sind eng miteinander verbunden und beschreiben die Dynamik eines schwingenden Pendels. Die Periodendauer und die Frequenz charakterisieren die zeitlichen Eigenschaften der Schwingung. Bei einem schwingenden Pendel wechselt die Energie ständig zwischen kinetischer Energie (wenn das Pendel am tiefsten Punkt seiner Bahn ist) und potenzieller Energie (wenn das Pendel am höchsten Punkt ist). Dieses Zusammenspiel der Kräfte und Energien ist ein grundlegendes Prinzip in der Mechanik und erklärt, warum das Pendel gleichmäßig hin und her schwingt.

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