Schwingung eines Pendels mit DigiMotion

Prinzip
Das Pendel ist ein idealisiertes physikalisches Modell, bei dem die schwingende Masse als punktförmig betrachtet und die Masse des Fadens vernachlässigt wird. Die Bewegung erfolgt ausschließlich in einer vertikalen Ebene ohne Berücksichtigung von Reibung und Luftwiderstand. Unter diesen Bedingungen hängt die Schwingungsdauer nur von der Fadenlänge und der Erdbeschleunigung ab. Ein längerer Faden führt zu einer langsameren, ein kürzerer zu einer schnelleren Schwingung. Mit dem DigiMotion wird die Bewegung präzise in Echtzeit erfasst und ermöglicht so die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Pendellänge und Schwingungsdauer sowie die experimentelle Bestimmung der Erdbeschleunigung.

Aufgaben

1. Baue ein Fadenpendel auf und bringe es zum Schwingen.
2. Zeichne die Bewegung mit dem DigiMotion auf und bestimme die Schwingungsdauer für eine bestimmte Pendellänge.
3. Wiederhole die Messung mit mehreren unterschiedlichen Pendellängen.
4. Stelle die Messergebnisse grafisch dar und untersuche den Zusammenhang zwischen Pendellänge und Schwingungsdauer.
5. Bestimme aus der Auswertung die Erdbeschleunigung.

Lernziele
Die Lernenden erkennen, dass die Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels unabhängig von der Masse ist und ausschließlich von der Pendellänge abhängt. Sie analysieren experimentelle Messdaten und stellen einen funktionalen Zusammenhang zwischen Pendellänge und Schwingungsdauer her.

Vorteile

• Präzise digitale Erfassung der Pendelbewegung in Echtzeit
• Direkte grafische Auswertung in der kostenlosen digiLAB-App
• Experimentelle Bestimmung der Erdbeschleunigung
• Förderung mathematischer Kompetenzen durch Diagrammauswertung
• Ideal für den Einsatz in Mittel- und Oberstufe