Fukosches Pendel

Pendel Fukos

Die Foucault Pendeln ? Geophysik Startseite Foucault-Pendel ist ein Langfadenpendel mit einer großen Schwungmasse, mit dessen Hilfe sich die Erddrehung deutlich darstellen lässt. Jänner 1851 führt der Franzose Jean Bernard Lèon Foucault im Hauskeller ein Experiment durch, in dem er ein 2-m-Länge Pendel in Gang setzt.

Er schwang nahe am Erdboden und scheint mit der Zeit die Orientierung zu wechseln. Weil eine auf das Pendel wirkende externe Krafteinwirkung ausgeschlossen werden konnte, war es nicht das Pendel, sondern der Erdwall. Foucault demonstrierte das Experiment später in der Observatorium in Paris mit einem 12 m langem Pendel und im Pantheon mit einem 67 m langem Pendel mit einem 28 kg schwerem Hängependel.

Seither heißt dieses Experiment Foucauls Pendelexperiment, obwohl der italienische Forscher Vincenzo Viviani bereits 1661 ähnliche Experimente durchführte. In verschiedenen naturkundlichen Sammlungen ist noch heute ein Foucault-Pendel zu sehen. Die schwingende Ebene des Äquators rotiert überhaupt nicht. Die Rotation ist umso größer, je weiter vom äquator weg, an den geografischen Punkten sind es exakt 360°C.

Dies ist besonders leicht zu erkennen, denn am geografischen Polen (Austrittspunkt der Rotationsachse) dreht sich die Masse unter dem Pendel ab, ohne dass das Pendel seine Lage ändert (außer durch die Umlaufbahn um die Sonne). Bei einem erdfesten Koordinaten-System - also von der Natur aus gesehen - wird das oszillierende Pendel, mit Ausnahme des Äquators senkrecht zur Oszillationsrichtung, einer Coriolis-Kraft ausgesetzt, die eine Rechtsabweichung in der Nordhalbkugel und eine Linksabweichung in der Südhalbkugel verursacht.

Eine volle Drehung an den Stangen dauert exakt 24 Std., in München (? ca. 48°) ca. 32,2 Std. Die vom Pendel beschriebene Bahn ist eine sogenannte Rosette. Derzeit (Mitte 2004) ist er im Millennium Tower im magdeburgischen Ellbogenpark, im Kirchhoff-Institut für Physik an der Uni Heidelberg, im Technischen Deutschlandmuseum Berlin, im Hof des Curie-Gebäudes der Technischen Hochschule Ilmenau, im Verl-Gymnasium und im Dt. Landesmuseum München zu bewundern.

Die Texte des oben genannten Abschnitts basieren auf dem Beitrag Pendel aus der Enzyklopädie Wikipedia und stehen unter der GNU-Lizenz für Freie Software. Der Foucault Pendel ist in einem Schächte unseres Hauses eingebaut und hat eine Gesamtlänge von 20m. Bei einer Schwingungszeit von 8,89 sec. gibt es etwa 13015 Oszillationen für eine vollständige Foucault-Drehung (in München 32,13h).

Die Messing-Pendelmasse (Masse ca. 12kg) ist eine "längliche Kugel" von 13cm Durchmesser und 14,5cm lang. Auf der Rückseite der Kugeln befindet sich ein Zeigestab mit einem kräftigen Dauermagneten (1cm Durchmesser und 5cm Länge). Sie dient zum Antreiben des Panels, zur Wirbelstrom-Dämpfung und für Regelfunktionen.

Das Bild stellt den Unterteil des Pendels dar. Bei jedem Schwingen des Magnets auf der Kugel über die kleine Zentralspule B wird ein Spannungsstoß generiert, dessen Überschreitung auf den Pluswert einen Stromstoß auslöst, indem ein Kondensator (620µF) in der großen Magnetspule A entladen wird, dessen magnetisches Feld den Magnet mit der Kugel des Pendels nach aussen drückt.

Durch den Kupferring werden Ellipsenschwingungen des Beckens durch Wirbelstrombremsen unterdrückt. Diese Ellipsenschwingungen werden durch leicht unterschiedliche Pendellänge (wenige Zehntelmillimeter) in unterschiedlichen Oszillationsrichtungen verursacht und wechseln in der Regel von einem Quadranten zum anderen. Je elliptischer eine Oszillation nach links ergibt eine Rotation der Oszillationsrichtung nach links und links, die die Foucault-Drehung stark beeinträchtigen kann.

Der Beschleunigungswert der Koriolis ist gering und liegt am Pendelmaximum (in der Mitte) bei 3 mg. Durch acht kleine Windungen im 22,5 Grad Winkel auf der Innenfläche des Holzgestells kann die Lage der Oszillationsebene des Oszillators überprüft und die Rotation registriert werden.

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