Schlangenpendel, Wellenpendel, Pendulum Wave

Stößt man die 15 Kugeln dieses Pendels an, so schwingen sie zunächst recht unauffällig hin und her, aber nach kurzer Zeit bildet sich plötzlich ein Schlangen- bzw. Wellenmuster aus. Ein faszinierendes Phänomen, das sich durch die unterschiedlichen Längen der Schnüre erklären lässt. Damit das Anstoßen gut gelingt, ist eine entsprechende Latte im Lieferumfang enthalten.

Wie kommt es zur Ausbildung des Wellenmusters?

Bei Pendeln hängt die Schwingungsdauer, also die Zeit, die sie benötigen, um einmal hin und herzuschwingen, unter anderem von der Länge des Fadens ab. Je länger der Faden, desto länger dauert eine Schwingung. Die Pendel  sind nun hier so eingestellt, dass das längste Pendel innerhalb von 60 Sekunden 51 Schwingungen vollführt, das nächste 52, das dritte 53 bis man schließlich beim letzten Pendel 65 Schwingungen in einer Minute beobachten kann.

Stößt man die Kugeln an, so schaut man recht schnell auf scheinbar chaotisches Hin und Her der einzelnen Pendel, dann bildet sich eine Schlangenlinie, wieder ein Durcheinander und nach genau einer Minute befinden sich alle Pendel wieder auf einer Linie, bevor erneut ein scheinbares Chaos entsteht.

Größere Versionen dieser Pendulum Wave sind oft in Museen und Universitäten zu finden. Selbstverständlich kann man ein solches Pendel auch selbst nachbauen (s. Video 2) und zwar mit schweren Muttern. Hier ist ein Beispiel für die Pendellängen von 10 Pendeln. Die Formel zur Berechnung der Längen ist T = 2π √l/g. Gemessen wird ab dem Mittelpunkt der Kugel oder Mutter.

Schwingungen Länge der Schnur in cm Schwingungen Länge der Schnur in cm
51 34,4 57 27,5
52 33,1 58 26,6
53 31,8 59 25,7
54 30,7 60 24,8
55 29,6 61 24,0
56 28,5    

 

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Quelle: Richard E. Berg, University of Maryland, Pendulum Waves: A Demonstration of Wave Motion Using Pendula, American Journal of Physics 59, 186-187 (1991)

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