Kitten spielen mit einem Kugelstoßpendel

Die drei kleinen Forscher Panda, Pikachu und Pavel haben eine große Karriere vor sich. Bereits in jungen Jahren gehen die Katzenbabies den Naturgesetzen auf den Grund. Sehen Sie im Video, wie sie ein Newtonpendel erforschten.

Was ist ein Newtonpendel?

Ein Newton- oder Kugelstoßpendel besteht aus fünf Kugeln, die an Fäden hintereinander aufgehangen sind. Wichtig dabei ist, dass:

• die Kugeln den gleichen Durchmesser haben.
• die Kugeln die gleiche Masse haben.
• der Abstand der Aufhängepunkte genau dem Durchmesser der Kugeln entspricht.

Sind diese Anforderungen erfüllt, so kann man das System in eine Schwingung versetzen. Dazu muss eine der beiden äußeren Kugeln angehoben und zurückfallen gelassen werden. Dies führt dazu, dass die Kugel am anderen Ende abgestoßen wird. Dabei bleiben die drei mittleren Kugeln stehen. Sobald die äußere Kugel wieder zurückkommt, wird wieder die Erste (ihre Gegenkugel) abgestoßen, usw.

Interessant dabei ist, dass dies auch mit mehr als einer Kugel funktioniert: Wenn man also zum Beispiel zwei Kugel anhebt, werden auf der anderen Seite auch zwei Kugeln abgestoßen.

Das Newtonpendel dient in der Physik als Beispiel für den Impuls- und den Energieerhaltungssatz.

Impulserhaltungssatz

Der Impulserhaltungssatz besagt, dass der Gesamtimpuls innerhalb eines abgeschlossenen Systems immer konstant ist.

Energieerhaltunssatz

Der Energieerhaltunssatz besagt, dass die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System immer konstant ist.

Diese beiden Gesetze führen dann zu dem oben beschriebenen Verhalten. Der Impulserhaltungssatz sorgt dafür, dass die Energie, die der ersten Kugel mitgegeben wird, immer an eine Kugel weitergegeben wird. Die fünfte Kugel kann die Energie nicht mehr weitergeben und setzt sich dann in Bewegung. Irgendwann schlägt die Schwerkraft zu und die Bewegung wird gebremst und schließlich wieder eine Bewegung in die andere Richtung umgesetzt. Der Energieerhaltungssatz sorgt dafür, dass die fünfte Kugel (fast) genauso hoch schwingt, wie die erste Kugel, die man hochgehoben hat. Theoretisch würde das Newtonpendel unendlich lange weiter Schwingen, aber leider bremst die Reibung das Pendel mit der Zeit ab.

Außerdem eignet sich ein Kugelstoßpendel auch wunderbar als Katzenspielzeug.

Kitten spielen mit einem Kugelstoßpendel