Physik Forum

[DrScott]

Hallo zusammen,

kürzlich erinnerte ich mich an ein sehr eindrucksvolles Experiment aus meiner Physik-Vorlesung an der Uni Würzburg:

An der Hörsaldecke waren an zwei langen Seilen jeweils eine schwere(!) Metallkugel angebracht. In "Ruhe" hingen die beiden Kugeln knapp über dem Hörsaalboden wobei sie sich exakt tangierten. Nun wurden beide Kugeln seitlich ausgelenkt und per Vorrichtung zeitgleich ausgelöst.

Das Resultat ist zunächst klar: Beide Kugeln pendeln aufeinander zu, knallen in der Mitte zusammen und pendeln wieder auseinander. Dieses Spiel wiederholt sich nun recht lange.

Mit der Zeit geht dem System Energie verloren und die "Knallabstände" werden immer kürzer. Man kann sich die sprachlose Hörerschaft vorstellen, als im Saal plötzlich ein ohrenbeteubendes, lautes Pfeifen entstand und eigentlich keine Bewegung der Kugeln mehr wahrgenommen werden konnte.

Nun bin ich auf der Suche nach einem Video eines solchen Experiments, bin aber bisher nicht fündig geworden, da ich gar nicht so recht weiß, wonach ich suchen soll.

Hat dieses Experiment einen speziellen Namen?

[isi1]

[DrScott]

Über das Material der Kugeln kann ich aus der Erinnerung nichts mehr genaues sagen. Meine Erinnerung sagt mir, dass sie hochglänzend metallisch waren...

Warum könnten die Eigenschaften von Eisen nicht zu so einem Pfeifen führen? Zu weich? Gäbe es ein Metall, welches geeignet wäre?

Ich möchte nicht annehmen, damals hinters Licht geführt worden zu sein...

[isi1]

[Fritz]

Hallo

ich würde eher raten, dass das Pfeifen von Eigenschwingungen in den Kugeln herrührt. Wenn die Kugeln auf einanderprallen müssen sie doch in gewaltige Schwingungen versetzt werden.

Man könnte sich das so vorstellen als ob man 2 Wasserbomben gegeneinader schlägt, das Wasser darin beginnt zu 'schwabbeln'.

Wenn die beiden Kugeln nun einen recht geringen Abstand haben, stoßen sie durch das Schwabbeln in der Mitte immer wieder zusammen, was das Geräusch ergibt.

Aus 'Eisen' im maschinenbaulichen Sinn waren die Kugeln aber wahrscheinlich nicht, da Gusseisen eine recht hohe innere Dämfung aufweißt, was das Pfeifen unterdrückt hätte (Wenn sie nicht gleich beim ersten Zusammenstoß zerböselt wären) Ich sehe aber keinen Grund warum die Kugeln nicht aus Stahl sein könnten.

Zur Diplomprüfung darf man wahrscheinlich den Spannungsverlauf innerhalb der Kugel ausrechnen.

mfg Fritz

[Oßsi1]

Mein gedanke zu diesen Thema ist das die kugeln sehr schnell sehr oft aneinanderstoßen und die Stoßfrequenz so hoch ist, das man diese als einen hohen ton warnimmt!

MFG
Oßsi1

[Fritz]

Hallo

Das denke ich auch, die Frage ist nur: Warum stoßen sie so schnell aneinander? Nur mit dem mathematischen Pendel allein lässt sich das nicht erklären wie isi1 ja erklärt hat, deshalb meine Theorie dazu.

mfg Fritz

[DrScott]

Das ist ja alles sehr interessant!

Ich rekapituliere mal: Ein einfaches Pendel mit Länge 1m hat eine Frequenz von 1Hz. Da aber ja zwei "gleichartige" Pendel im "Ruhepunkt" aneinanderknallen hat jedes Pendel doch die Freqzenz von einem halben Hertz, oder?

Wenn dem System nun Energie entschwindet, verringert sich zwar die Größe der Auslenkung weg vom Ruhepunkt, die Frequenz bleibt aber immer konstant, also immer ein halbes Hertz. Richtig?

Ach hätte doch jemand die Mittel und die Lust, dieses Experiment nachzustellen...

[Fritz]

Hallo

Nein, die Schwingungsfrequenz eines einfachen Pendels ist:

f=sqrt(g/L)/(2*π)

das ergibt für L=1m und g=9.81m/s²

f=0.498Hz also ungefähr 0.5Hz

Bei zwei Pendeln schlagen die Massen aber schon nach einer halben Periode wieder zusammen, das ergibt eine Frequenz (der Zusammenschläge, also des gesamten Systems mit 2 Pendeln) von etwa 1Hz

mfg Fritz