Angetriebenes Stangenpendel

Der Versuch:

Aus Stativmaterial wird wie in der Zeichnung angedeutet ein Stangenpendel zusammengebaut und auf der Achse eines kleinen Elektromotors befestigt. Den Motor verbindet man mit dem Ausgang eines Sinusgenerators.

Die Aufgaben:

1. Lassen Sie das Pendel frei schwingen und zeichnen Sie die Bahnkurve auf.
2. Leiten Sie eine Formel her, die es gestattet, die vom Grafiktablett gelieferten x- und y-Koordinaten in den Winkel (im Bogenmaß!) umzurechnen, den die Stange im jeweiligen Augenblick mit der Vertikalen bildet. Stellen Sie dann den Winkel in Abhängigkeit von der Zeit dar und bestimmen Sie die Eigenfrequenz des Pendels.
3. Verändern Sie nun langsam und gleichmäßig die Frequenz von 0 Hz bis zu einem sinnvollen Wert oberhalb der gemessenen Eigenfrequenz und zeichnen Sie die entstehende Resonanzkurve auf. (Die Amplitude muss so eingeregelt werden, dass sich das Pendel auch beim Resonanzmaximum nicht überschlägt.) Nehmen Sie in entsprechender Weise eine Resonanzkurve für sinkende Frequenzen auf. Vergleichen Sie die auf beiden Wegen erhaltenen Maxima. Was stellen Sie fest? (Eine Erläuterung dieses Effektes finden Sie z.B. in dem Lehrbuch "Kuhn Physik 2" (Westermann, Braunschweig 2000) auf Seite 90.)