Fadenpendel
Ein mathematisches Pendel ist ein idealisiertes Modell eines Pendels, das aus einem Punktmasse (z.B. einer Kugel) besteht, die an einem masselosen, unverformbaren Faden hängt und sich nur in einer Ebene bewegen kann.
Beteiligte Kräfte:
- Gravitationskraft (Gewichtskraft): Diese Kraft wirkt immer senkrecht nach unten zur Erdmitte und ist gegeben durch , wobei die Masse des Pendels und die Erdbeschleunigung ist.
- Spannkraft (Seilkraft): Diese Kraft wirkt entlang des Fadens und zieht die Punktmasse in Richtung des Aufhängungspunktes. Sie kompensiert einen Teil der Gravitationskraft und sorgt dafür, dass das Pendel entlang eines Kreisbogens schwingt.
- Resultierende Kraft (Tangentialkraft): Diese ist die Komponente der Gravitationskraft, die in Richtung der Pendelbewegung (tangential zum Kreisbogen) wirkt. Sie ist verantwortlich für die Beschleunigung oder Verzögerung des Pendels entlang seiner Bahn. Diese Kraft wollen wir nun finden.
Finden Sie ein rechtwinkliges Dreieck, welches , und enthält.
Wie lässt sich die resultierende Kraft mithilfe einer trigonometrischen Formel finden?