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Physik

Gravitationskräfte und Gravitationsfelder

gravitational acceleration (g)

Physik2.121Aktualisiert 21. Sept. 20262 Seiten

Untersuchung der Fallbeschleunigung mit dem Fadenpendel - Detailliertes Versuchsprotokoll

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Felix Hesse@felix_3112
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Mit einem einfachen Fadenpendel lässt sich die Fallbeschleunigung messen - ein klassisches Physikexperiment, das zeigt, wie aus Pendelschwingungen wichtige Naturkonstanten bestimmt werden können. Dieser Versuch kombiniert praktische Messungen mit der mathematischen Auswertung der Pendelbewegung.
Fallbeschleunigung am Fadenpendel - Protokoll – Seite 1

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Versuchsaufbau und Durchführung

Du kennst bestimmt Pendel aus dem Alltag - hier nutzen wir sie, um die Fallbeschleunigung g zu bestimmen! Der Aufbau ist simpel: Ein Metallstab wird senkrecht befestigt, daran ein Faden mit einer 210g schweren Masse.

Das Geniale am Fadenpendel: Die Masse spielt keine Rolle für die Schwingungsdauer. Nur die Fadenlänge ist entscheidend! Deshalb wird bei fünf Durchgängen nur die Pendellänge l verändert (von 59,5 cm bis 16,6 cm).

Pro Durchgang werden 10 komplette Schwingungen gemessen - und das fünfmal, um Messfehler auszugleichen. Wichtig dabei: Die Auslenkung muss unter 5° bleiben, sonst stimmt die Physik dahinter nicht mehr.

Merktipp: Bei kleinen Auslenkungen (unter 5°) ist die Schwingungsdauer unabhängig von der Amplitude - das macht das Messen viel einfacher!

Fallbeschleunigung am Fadenpendel - Protokoll – Seite 2

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Auswertung und Ergebnisse

Hier wird's mathematisch spannend! Mit der Pendelformel T = 2π√(l/g) lässt sich die Formel nach g umstellen: g = 4l·π²/T². So wird aus jeder gemessenen Schwingungsdauer die lokale Fallbeschleunigung berechnet.

Die Ergebnisse schwanken zwischen 9,48 und 9,90 m/s². Der Durchschnittswert aller fünf Messungen liegt bei 9,69 m/s² - das sind nur 1,27% Abweichung vom Sollwert 9,81 m/s²!

Interessant wird's bei der Fehlerdiskussion: Die ersten drei Messungen (längere Pendel) ergeben 9,81 m/s² - praktisch perfekt! Bei kürzeren Pendeln werden die Werte ungenauer, vermutlich durch Reibung und Messungenauigkeiten.

Physik-Insight: Längere Pendel liefern genauere Ergebnisse, weil kleine Messfehler bei längeren Schwingungszeiten weniger ins Gewicht fallen!

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