Kommt ein Pendelkörper (Fadenpendel) durch die Gravitation zur Ruhe?

8 Antworten

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im Mittelalter wärst Du damit durchgekommen, Giordano Bruno unter anderem hat mit einem Streben nach Ruhe argumentiert.
Heute wissen wir, dass die verschiedenen Energieformen ineinander umgewandelt werden:
Die Lageenergie (Epot) am Maimalen Ausschlag=Umkehrpunkt=Moment der Bewegungslosigkeit wird auf dem Weg nach unten umgewandelt in Geschwindigkeitsenergie der Masse (Ekin, Bewegungsenergie). Sie erreicht am tiefsten Punkt ihr Maximum, und da die Umwandlung theoretisch vollständig ist, hat sie den gleichen Wert wie Epot am höchsten Punkt.
Die Bewegungsenergie wandelt sich nun wieder in Lageenergie um usw: theoretisch endlos.
Die reale Abbremsung kommt tatsächlich nur aus der Luftreibung und ein minimaler Anteil aus der Verformungsenergie des Aufhängefadens nahe dem Aufhängpunkt.
Beides wandelt sich in Wärme um, da sich das aber auf eine längere Zeit verteilt, ist es praktisch kaum messbar.

gäbe es also keinen Luftwiderstand würde das Pendel unendlich lange schwingen?

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@NixNeAhnung

...und wenn die Aufhängung keinen Widerstand hätte. Schau in Wikipeidia mal nach dem Energieerhaltungssatz, da findest alles zu :) In einem geschlossenen System ist die gesamte Energie immer gleich. Ein normales Pendel ist aber nicht in einem geschlossenen System. Wie lamiam schon gesagt hat wird ein Teil der Energie immer in Wärme umgewandelt (bzw bei der Luftreibung auch dadurch das die Luftmoleküle bewegt werden). Deswegen geht die Energie 'verloren', zumindest aus unserem geschlossenen System und schwirrt irgendwo als wärme um und dadurch kommt das Pendel zum stehen.

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@NixNeAhnung

ja, es würde "unendlich" lange schwingen, sofern nicht neue Behinderungen auftreten, über "unendliche" Zeiträume können wir ja nichts wissen.
Also wenn die Erde von einem schwarzen Loch aufgesaugt wird, bleibt natürlich auch kein Pendel mehr übrig.
Du siehst das an den Bewegungen der Himmelskörper:
eine elliptische PlanetenBahn ist (im Gegensatz zur reinen Kreisbahn) wie ein Pendel ohne Aufhängung im luftleeren Raum: mal weiter weg von der Sonne und langsamer, mal näher an der Sonne und schneller, im "unendlichen" Wechsel.
Aber es gibt minimal wirkende, weitere Kräfte.
Weisst Du zB, dass durch den Mond nicht nur auf der Erde Ebbe und Flut ausgelöst werden, sondern dass gerade dadurch umgekehrt der Mond ganz langsam immer weiter weggeschleudert wird?
Weil jede Wirkung immer auf (mindestens) zwei Seiten stattfindet und weder Energie noch Impuls (auch Drehimpuls) vernichtet werden, sich nur umwandeln!

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Die Gravitation sorgt dafür, dass das Pendel pendelt, und nicht dafür, dass es zur Ruhe kommt. Das Pendel kommt wegen des Widerstandes zur Ruhe. Wenn Du den Luftwiderstand (und ggfs. den Widerstand an der Aufhängung) vernachlässigst, kommt das Pendel nie zur Ruhe.

Ein reales Pendel kommt aufgrund von Reibung zur Ruhe. Ein ideales Pendel besitzt keinerlei Reibung und kommt somit auch nicht zur Ruhe. Das System arbeitet exakt wie ein elektrischer Schwingkreis bei dem potenielle Energie (Induktivität) in kinetische Energie (Kondensator) gewandelt wird. Lediglich die Kennlinie der gravitativen Feder (Induktivität) ist nun sinusförmig und vom Ausschlagwinkel alpha abhängig.

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