Wie stellt man ein Pendel ein?

METHODE ZUR JUSTIERUNG EINES FOUCAULTSCHEN PENDELS.

Hierbei handelt es sich um eine Gleichung mit sechs Unbekannten: die Höhe der Spule, die Zentrierung der Spule, die Höhe der Aufhängung, die Zentrierung der Fadenbefestigung, die Anisotropie des Aufhängungsfadens und die Zentrierung des Charron-Rings. Ändern Sie nur einen dieser Parameter, und das Pendel wird nur schwingen, ohne sich zu drehen. Diese Methode ist also ein logischer Leitfaden, um zu erreichen, dass das Pendel funktioniert. Wir sollten uns jedoch immer vor Augen halten, dass ein funktionierendes Foucaultsches Pendel fast schon an ein Wunder grenzt. Das Einstellen eines Pendels erfordert Zeit und logisches Denken. Notieren Sie sich jedes Mal alle Änderungen, die Sie vornehmen. Verlassen Sie sich nie auf Glück oder Zufall, denn damit verschwenden Sie nur viel Zeit und lernen nichts dazu. Ein Pendel will gezähmt werden. Notieren Sie sich vor allem die Position der Schwingungsebene und nicht die Uhrzeit, denn sie kann uns viel mehr verraten.

1) Benötigte Zeit für die Einstellungen

Sie hängt stark vom Breitengrad ab, auf dem sich das Pendel befindet. Ein Pendel, das sich in Singapur befindet, braucht 1070 Stunden für eine volle Umdrehung: die Zeit, die Sie jedes Mal warten müssen, wenn Sie irgendeine Einstellung vornehmen… Auf dem Breitengrad von Paris braucht es 30 Stunden für eine volle Umdrehung. Sie können diese Zeit durch zwei teilen, da das Pendel nach 15 Stunden wieder denselben Weg zurücklegt. Bei den Grobeinstellungen warten Sie eine Stunde, bevor Sie die Ergebnisse sehen. Für die Feineinstellungen warten Sie 15 Stunden. Rechnen Sie also mit einem Minimum von zwei Wochen auf dem Pariser Breitengrad.

Erste Schritte

1) Stellen Sie die allgemeine Höhe des Pendels ein (Wasserwaage)
2) Befestigen Sie das Pendel sicher an einer Wand. Es ist sehr wichtig, dass das Ganze absolut stabil ist.
3) Überprüfen Sie die Höhe des Drahtes auf der Höhe des Charron-Rings (stabilisiertes Pendel mithilfe eines Kegels oder dynamisches Pendel mithilfe eines Oszilloskops).
4) Stellen Sie die Höhe des Elektromagneten mit der Wasserwaage ein.
5) Stellen Sie die Achse der Spule in Bezug auf den Magneten visuell ein.
6) Werfen Sie die Unruh vorsichtig an

Wenn alle diese Schritte in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden, sollte das Pendel nicht funktionieren. Es ist wahrscheinlicher, dass Sie einen Kugelschreiber beim ersten Versuch auf seiner Spitze balancieren..

2) Feineinstellungen

1) Formalitäten für die elektrische Einstellung der Achsen und Ebenen der Spule
WICHTIG: Zuerst die Spule vom Schwingkreis trennen.- Das Pendel stabilisieren lassen, bis es völlig stillsteht.- Mit einer 9-Volt-Batterie einige kleine Impulse von einer Sekunde Dauer aussenden und dabei auf die Polarität achten: Das Pendel soll von der Spule gejagt und nicht angezogen werden.- Die Richtung der Schwingung notieren. – Lassen Sie das Pendel erneut stabilisieren. An dieser Stelle wissen wir immer noch nicht, ob diese Bewegung von einer falschen Zentrierung der Spule herrührt oder ob sie nicht ganz waagerecht ist, denn beide Fehler verursachen die gleiche Wirkung.- Notieren Sie den Ort und bewegen Sie die Spule ein wenig in die Richtung der ersten Schwingung.- Wiederholen Sie diesen Vorgang so oft wie nötig, bis das Pendel stabil ist.-Drehen Sie nun die gesamte Aufhängung um eine halbe Umdrehung.-Füttern Sie die Spule erneut. Das Pendel muss stabil bleiben. Wenn nicht, bedeutet das, dass der Elektromagnet nicht waagerecht ist, dass die Pendelachse nicht perfekt ist oder dass der Magnet kein konstantes Magnetfeld auf seiner Oberfläche hat. Beachten Sie, dass ein verdrehter Magnet und eine schiefe Spule den Eindruck erwecken können, dass alles in Ordnung ist, da sich ihre Auswirkungen gegenseitig aufheben
Starten Sie die Unruh erneut. Sie funktioniert immer noch nicht? Keine Sorge, das ist normal.

3) Lokalisieren Sie das Problem
Befindet es sich oben (Aufhängung), unten (Elektromagnet) oder im Draht? Um das herauszufinden, müssen Sie nur einen der Parameter leicht verändern. Am besten fangen Sie oben an.

4) Symptome und Lösungen
– Das Pendel schwingt immer in der Ebene, in die man es geschickt hat, egal wer es ist.
Das ist der schlimmste Fall.

– Das Pendel startet gut, macht eine Ellipse und bleibt stehen
Grobe Zentrierung und/oder Ebenen des Elektromagneten oder der Aufhängung. Gehen Sie den gesamten Vorgang Nr. 1 noch einmal durch.

– Macht das Pendel eine Ellipse und startet in jede Richtung?
Das ist schon besser, aber es ist noch ein weiter Weg. Das Problem liegt wahrscheinlich unten.

– Das Pendel parkt immer in der gleichen Position.
Es ist wahrscheinlich, dass eine der Ebenen nicht stimmt. Um dies zu bestätigen, drehen Sie die gesamte Aufhängung in eine Richtung und warten Sie einige Stunden später ab, ob die Richtung des Pendels mitschwingt. Wenn nichts passiert, liegt das Problem unten. Drehen Sie den Elektromagneten um eine Vierteldrehung und beobachten Sie, was passiert. Aus Gewohnheit drehe ich die Aufhängung immer etwa 1/4 Stunde im Uhrzeigersinn.

– Das Pendel geht in die richtige Richtung, bleibt aber nach ein paar Stunden stehen.
Endlich beginnt die Sache interessant zu werden. Von nun an müssen wir eine bestimmte Reihenfolge einhalten, um die Ursache des Problems zu finden. Zunächst sollten alle Änderungen, wenn man nicht zu viel Zeit verlieren will, auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn und auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn erfolgen. Man sollte immer der natürlichen Bewegung folgen. Denn wenn Sie gegen sie handeln, wird es viel länger dauern, bis Sie die Auswirkungen Ihrer Änderungen bemerken.

Das Problem liegt wahrscheinlich im oberen Bereich. Um das herauszufinden, drehen Sie die gesamte Aufhängung um eine Vierteldrehung, nachdem Sie ihre Position markiert haben. Die Unruh sollte der Bewegung folgen und sich einige Stunden später eine Vierteldrehung weiter stabilisieren. Wenn dies der Fall ist, ist dies ein Beweis dafür, dass das Problem oben und nicht unten liegt. Markieren Sie die neue Position und drehen Sie die Aufhängung eine Vierteldrehung weiter.

Hier ist es möglich, dass das Pendel anfängt, richtig zu funktionieren. Das würde bedeuten, dass es zwei verschiedene Fehler gibt, deren Auswirkungen sich gegenseitig aufheben . Wenn nämlich der Faden eine innere Spannung in einer Richtung hat und die Aufhängung nicht perfekt waagerecht ist, kann es sein, dass ein Gleichgewichtszustand erreicht wird und sich die beiden Kräfte neutralisieren. In diesem Fall sind die vorgenommenen Einstellungen für einen anderen Faden nicht gültig.
Wenn die Richtung des Pendels immer der Position der Aufhängung folgt, unabhängig davon, welche Seide sie hat, liegt das Problem (oder die Probleme) oben. Es kann von der Aufhängung, dem Faden, der Fadenzentrierung oder der Fadenbefestigung herrühren. Um festzustellen, ob es am Faden liegt, drehen Sie ihn um eine Vierteldrehung, während die Aufhängung fixiert bleibt. Wenn das Pendel mitschwingt, liegt das Problem am Faden oder an der Fadenbefestigung. Es kann sein, dass die Befestigung des Fadens etwas exzentrisch ist.
Um herauszufinden, ob es sich um einen Fehler in der Aufhängung handelt, drehen Sie nur die Fadenführung. Wenn das Pendel mitschwingt, kennen wir den Übeltäter. In diesem Fall ist der letzte Saphir abgesplittert oder nicht richtig gefasst. Um herauszufinden, ob es sich um die Fadenklemme handelt, drehen Sie diese, während die gesamte Aufhängung fixiert bleibt. Wenn nichts passiert, liegt das Problem unten. Beachten Sie, dass ein Elektromagnet, dessen Niveau auch nur um 0,2 Millimeter falsch ist, das Pendel zum Stehen bringt. Das erste Pendel, das ich gebaut habe, konnte nur funktionieren, wenn man an einer ganz bestimmten Stelle ein kleines Blatt Papier unter die Spule schob. Dies soll eine Vorstellung von der Bedeutung der Ebenen vermitteln.

– Das Pendel dreht sich in die richtige Richtung, dreht sich vollständig um sich selbst, aber es tut dies, indem es mehr Zeit in Anspruch nimmt, als es sollte. Als ob es auf dem Weg verweilt. Das bedeutet, dass es noch einen kleinen Fehler gibt, der dem Effekt der Erdrotation entgegenwirkt. Wenn es sich ihm nähert, hat das Pendel Schwierigkeiten, sich frei zu drehen, als würde es „gegen den Wind laufen“
Ein Pendel, das sich so verhält, ist sehr empfindlich, und eine Kleinigkeit kann dazu führen, dass es funktioniert – oder stillsteht. Es ist also wichtig, die Einstellungen zu verfeinern. Mit den Gewohnheiten der anderen Tage ist es nun leichter geworden, Störungen zu erkennen.

– Das Pendel funktioniert gut, macht aber in einer bestimmten Position, die immer gleich ist, eine kleine Ellipse. Es kann sogar vorkommen, dass sich diese Ellipse vergrößert und das Pendel stehen bleibt.
Die Achse des Elektromagneten ist etwas verschoben. Sie muss senkrecht zur Schwingungsebene des Pendels verschoben werden. Dieser Fehler ist heimtückisch, denn das Problem ist nur eine knappe halbe Stunde während einer vollständigen Umdrehung sichtbar. Und damit nie zur gleichen Zeit ..

5) Das Pendel funktioniert einwandfrei.

Vor allem dürfen Sie nichts mehr anfassen. Es ist schwer, es dazu zu bringen, dass es richtig funktioniert, aber seltsamerweise gibt es nur wenige Dinge, die ein Foucaultsches Pendel stören, wenn es einmal richtig eingestellt ist. Sie brauchen sich nicht einmal mehr vor Luftströmungen, Bodenvibrationen, Magnetismus oder anderen Phänomenen zu fürchten. Auch beim Abwurf des Pendels sind keine Vorsichtsmaßnahmen erforderlich: Zielen Sie einfach auf die Mitte, und das ist alles. Alle meine Pendel funktionieren problemlos in einer offenen Werkstatt mit Luftzug und vorbeigehenden Menschen.

Es wurde viel über Störungen geschrieben, die den reibungslosen Betrieb eines Foucaultschen Pendels beeinträchtigen. Der häufigste Fehler ist die Annahme, dass die Störungen von außen auf das Pendel einwirken. Oft wird angenommen, dass z. B. das Magnetfeld der Erde den Coriolis-Effekt stört und dass man beim Bau des Pendels keine Eisenmetalle verwenden sollte. Das dachte ich auch, bis ich ein Pendel herstellte, dessen Pendel aus Eisen bestand und das einwandfrei funktionierte. Suchen Sie nie woanders, wenn Ihr Pendel nicht sofort funktioniert: Machen Sie stattdessen eine der Einstellungen dafür verantwortlich. Und denken Sie immer daran, dass ein kurzes Foucaultsches Pendel, das funktioniert, eine Art Wunder ist.