Pendel

Pendel

Allgemeines

Unter Pendel wird ein Schwingsystem verstanden, bei dem eine Masse an einem Stab sich um eine horizontale Achse schwingt. Unter der Voraussetzung, daß die Schwingungen klein sind und die Gesamtmasse des Pendels sich in einem Punkt konzentriert (mathematisches Pendel), gilt als Formel für die Schwingungsdauer:

T = 2 * Pi * SQRT (l/g).

T: Schwingungsdauer Pi=3,1415...

l: Länge des Pendels

g: Fallbeschleunigung (bei uns ca. 9,81 m/s^2

Einflußfaktoren auf die Pendelschwingungen sind:

• Schwingungsweite (Winkel der Auslenkung)
• Temperatur
• Dichte der Luft (wg. Luftwiderstand)

Pendel in der Uhrmacherei

Der Aufbau eines Pendels bei Uhren

Praktische Pendel bestehen aus einem Stab, an dem ein Massekörper, die sogenannte Pendellinse, befestigt ist. Das Pendel wird mit beweglich im Gestell aufgehängt. Die Bewegung des Pendels wird mit eine Gabel, die an der Hemmungswelle befestigt ist, zum Räderwerk übertragen.

Der Pendelstab ist im Verhältnis zur Pendellinse leicht, damit sich die Masse in der Pendellinse konzentriert. Für ihn werden Metall oder Holz verwendet.

Für die Aufhängung des Pendels wurden im Laufe der Zeit unterschiedliche Lösungen gefunden:

• die Drahtösenaufhängung,
• die Fadenaufhängung
• das Schneidenlager
• die Federlagerung, die heute weit verbreitet ist.

Temperaturkompensation

Rostpendel

Das Rostpendel ist ein Kompensationspendel und wurde 1726 von Harrison erfunden. Es besteht aus einer Zusammenstellung von Stahl- und Messingstäben, die an einem unteren und einem oberen Steg wechselweise befestigt sind. Die Ausdehnung der Stahlstäbe nach unten wird ausgeglichen durch die Ausdehnung der Messingstäbe nach oben, so dass die Gesamtlänge bei Temperaturschwankungen weitgehend konstant und die Pendellinse stets in gleicher Höhe bleibt.

Kompensation von Änderungen der Dichte der Luft

Bei Pendeluhren, die hochgenauen Anforderungen genügen müssen, reicht eine Temperaturkompensation nicht aus. Die Schwingungen werden durch das umgebende Medium abgebremst. Dieser Abbremseffekt ist von der Dichte des umgebenden Fluids abhängig, die sich mit dem Wetter ändert.

Deshalb werden Pendeluhren, die extremen Genauigkeiten genügen müssen, entweder in Vakuumbehältern gelagert oder zumindest in Räumen, bei denen der Luftdruck geregelt wird.

Eine andere Möglichkeit der Luftdruckkompensaton ist die Aneroidkompensation nach Riefler, bei der ein Aneroid im oberen Bereich des Pendels angebracht ist, das sich bei Luftdruckerhöhung zusammen zieht und die Pendelstange anhebt.

Eine weitere Konstruktion der Luftdruckkompensation ist die Kompensation nach Sartori, bei der Aneroiddosen seitlich vom Pendel angeordnet werden und über Hebel Gewichte verschieben.