Physikalische Analyse von Schwungbewegungen im Alltag

wirkt die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung. So wird der Pendelkörper von
seiner maximalen Momentangeschwindigkeit in der Gleichgewichtslage durch die der
Bewegungsrichtung entgegen wirkende Beschleunigung bis zum Stillstand
verlangsamt. Bei vernachlässigter Reibung sollte die Pendelmasse dabei wieder die
Ausgangshöhe erreichen. Von hier wird die Pendelmasse wieder zur
Gleichgewichtslage zurück beschleunigt. So entsteht eine periodische Bewegung.
Die Abbildung 4 zeigt den Verlauf der Energien in Abhängigkeit von der Zeit. Bei der
potentiellen und der kinetischen Energie ist ebenfalls ein periodisches Verhalten zu
erkennen. Pro halber Schwingungsperiode ist erst, von der maximalen Auslenkung
des Pendelkörpers aus betrachtet, die Umwandlung von potentieller (der grüne
Graph in Abb. 4) in kinetische Energie (der blaue Graph in Abb. 4) zu erkennen. Von
der Gleichgewichtslage aus wird dann die gesamte kinetische Energie wieder in
potentielle umgewandelt. Von Reibung abgesehen sollte die Gesamtenergie des
Systems konstant bleiben. (Die Steigung der in Abb. 4 dargestellten roten Trendlinie
der Gesamtenergie ist annähernd Null).
E/J
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
Ekin(Gl 5)
Epot(Gl.3)
Eges+(Gl.7)
0
-30
10 10,5 11 11,5 12
t/s
12,5 13 13,5 14
Abb. 4 Diagramm aus einer Messreihe zum Fadenpendel. Erkennbar ist die Umwandlung
von potentieller in kinetische Energie und die Erhaltung der Gesamtenergie (die
Gesamtenergie ist dabei nur näherungsweise erhalten; die Schwankungen der
Gesamtenergie werden unter 4.4 näher diskutiert) (Fadenpendel.xls).
Phi
30
20
10
0
-10
-20
Phi/°
18