276. Pendel.

Hängt man einen schweren Körper an einem Faden auf, so bleibt er in

Ruhe, wenn der Faden vertikal ist. Wird der Körper etwas seitwärts

gerückt um den Winkel ~α~ (Elongation), so zerlegt sich die auf den

Körper wirkende Schwerkraft in die zwei Komponenten ~P = Q sin α~, und

~S = Q cos α~. Die zweite, ~S~, spannt den Faden und bringt keine

Bewegung hervor, da sie durch den Gegenzug des Fadens aufgehoben wird;

die erste, ~P~, wirkt in der Richtung, in der sich der Körper bewegen

kann; sie erteilt also dem Körper eine Geschwindigkeit, und er bewegt

sich gegen die Mitte zu. Da hiebei der Winkel ~α~ immer kleiner wird, so

wird die Komponente ~P~, welche die Bewegung hervorbringt, immer kleiner

und ist = 0 geworden, wenn der Punkt in der Mitte ~D~ angekommen ist.

Die Bewegung des Punktes ist also keine gleichförmig beschleunigte

Bewegung, da die Kraft beständig ihre Größe und Richtung ändert, und

kann mit den Hilfsmitteln der Elementarmathematik allein nicht

abgeleitet werden. In ~D~ angekommen hat der Körper seine größte

Geschwindigkeit und bewegt sich deshalb über ~D~ hinaus nach der anderen

Seite. Durch die nun eintretende Zerlegung der Schwerkraft kommt aber

eine Komponente ~P′~ zum Vorschein, welche der Bewegung entgegenwirkt;

deshalb wird die Bewegung nun ebenso verzögert, wie sie vorher

beschleunigt wurde. Der Körper erreicht eine Entfernung, Elongation,

welche so groß ist, als die Elongation auf der anderen Seite war. Die

Bewegung von ~E~ nach ~E′~ nennt man eine ^Schwingung^. Dieser folgt

eine eben solche Schwingung von ~E′~ nach ~E~ und so fort.

Einen solchen schwingenden Körper nennt man ein Pendel und zwar ein

^mathematisches Pendel^, wenn der schwere Körper bloß ein Punkt und der

Faden gewichtlos ist. (Bleikugel an einem möglichst dünnen Faden.)

Man fand folgende Gesetze (Galilei): ^Die Schwingungsdauer ist

unabhängig von der Elongation^, so lange letztere selbst nur ziemlich

klein ist. ^Die Schwingungsdauer ist proportional der Quadratwurzel aus

der Pendellänge^; ~t₁ : t₂ = √l₁ : √l₂~. Ein 2 mal (4 mal) längeres

Pendel braucht also zu einer Schwingung √2, (2) mal mehr Zeit.

Die ^Anzahl der Schwingungen^, welche ein Pendel in einer gewissen Zeit,

etwa einer Minute, ausführt, ist aber offenbar umgekehrt proportional

der Dauer einer Schwingung ~t₁ : t₂ = n₂ : n₁~. ^Demnach sind die

Schwingungszahlen zweier Pendel den Quadratwurzeln aus den Pendellängen

umgekehrt proportional^, also ~t₁ : t₂ = n₂ : n₁ = √l₁ : √l₂~.

Macht man also ein Pendel 2 mal (4 mal) länger, so macht es in derselben

Zeit √2 mal (2 mal) weniger Schwingungen (Galilei).

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 310 / 340 题