Hier anmelden für das Wettbewerbsjahr 2024/25

12 Wilberforce Pendulum

Aufgabenstellung

A Wilberforce pendulum consists of a mass hanging from a vertically oriented helical spring. The mass can both move up and down on the spring and rotate about its vertical axis. Investigate the behaviour of such a pendulum and how it depends on relevant parameters.

Video

Leitfragen

Theoretische Vorüberlegungen
  • Welche Energien sind für die Beschreibung des Wilberforce Pendels relevant?
  • Wie werden diese ineinander umgewandelt? An welchen Punkten der Bewegung sind die Energiebeiträge groß/klein?
  • Kann das gesamte Pendel mathematisch Beschrieben werden?
  • Von welchen Parametern hängt die theoretische Berechnung ab?
Experiment
  • Wie könne die relevanten Größen der Bewegung (Auslenkung der Feder, Rotations- und Vertikalgeschwindigkeit der Masse,...) in einem Experiment gemessen werden?
  • Stimmen die experimentellen Werte in den Grenzfällen (z.B. maximale Auslenkung Feder) mit den theoretischen Überlegungen überein?
  • Wie beeinflussen verschiedene Parameter (Federstärke, Masse, ursprüngliche Auslenkung,...) die Natur der Pendelbewegung (Auslenkung der Feder, Rotationsgeschwindigkeit der Masse,...)?

Titelbild

Untitled by Skitterphoto, licensed under Pixabay License

Das GYPT ist eine Initiative von

Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.

Universität Ulm

Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung

Empfohlen von der

Kultusministerkonferenz