Katers Pendel: Ein physikalisches Experiment

Was ist Katers Pendel?

Katers Pendel ist ein physikalisches Experiment, das zur Messung der Erdbeschleunigung sowie zur Bestimmung der Schwingungsperiode eines Pendels verwendet wird. Es wurde im Jahr 1818 von dem niederländischen Physiker Pieter van Musschenbroek entwickelt und später von dem deutschen Physiker Friedrich Wilhelm Georg Kater weiterentwickelt.

Das Katers Pendel besteht aus einem Pendel, das aus zwei gleich langen Pendelstäben besteht, die an einem gemeinsamen Drehpunkt aufgehängt sind. Das Pendel ist so konstruiert, dass es unabhängig von der Auslenkung immer eine periodische Bewegung ausführt.

Der physikalische Hintergrund

Das Katers Pendel beruht auf der Tatsache, dass die Schwingungsperiode eines Pendels von der Erdbeschleunigung abhängt. Die Schwingungsperiode des Pendels hängt auch von der Länge des Pendels ab. Wenn ein Pendel in einer Ebene schwingt, bleibt seine Schwingungsperiode konstant. Wenn jedoch die Ebene des Pendels um eine bestimmte Winkeländerung gedreht wird, ändert sich die Schwingungsperiode des Pendels.

Das Katers Pendel nutzt diese Tatsache, um die Erdbeschleunigung zu messen. Durch Drehen des Pendels um 180 Grad und Vergleich der Schwingungsperioden in zwei unterschiedlichen Ebenen kann die Erdbeschleunigung berechnet werden.

Experiment und Durchführung

Um das Katers Pendel Experiment durchzuführen, wird das Pendel zuerst in einer Ebene aufgehängt und seine Schwingungsperiode gemessen. Dann wird das Pendel um 180 Grad gedreht und die Schwingungsperiode in einer anderen Ebene gemessen. Durch Vergleich der beiden Schwingungsperioden kann die Erdbeschleunigung berechnet werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Katers Pendel Experiment durchzuführen. Eine Möglichkeit besteht darin, das Pendel manuell zu drehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Pendel automatisch mit Hilfe eines Motors zu drehen.

Beispiel: Messung der Erdbeschleunigung

Ein Beispiel für die Messung der Erdbeschleunigung mit dem Katers Pendel ist wie folgt: Das Pendel wird in einer Ebene aufgehängt und seine Schwingungsperiode gemessen. Dann wird das Pendel um 180 Grad gedreht und die Schwingungsperiode in einer anderen Ebene gemessen. Die Schwingungsperioden betragen 1.50 Sekunden und 1.48 Sekunden.

Durch Anwendung der Formel zur Berechnung der Erdbeschleunigung kann die Erdbeschleunigung berechnet werden. Die Formel lautet: g = 4 pi^2 L / (T1^2 + T2^2), wobei g die Erdbeschleunigung ist, L die Länge des Pendels ist und T1 und T2 die Schwingungsperioden in den beiden Ebenen sind.

Für das Beispiel oben beträgt die Länge des Pendels 1 Meter. Durch Einsetzen der Werte in die Formel ergibt sich eine Erdbeschleunigung von 9.7 m/s^2.