Synchronisationen von 3 Foucaultschen Pendeln
Unwahrscheinliches Experiment live gepostet….
Die Idee zu diesem Experiment kam mir 2002 in meinem Atelier, als ich zwei Foucaultsche Pendel sah, die an derselben Betondecke hingen und deren Drehungen einen ganzen Monat lang vollkommen synchron blieben. Vielleicht taten sie das schon seit einem Jahr, ohne dass ich es bemerkt hätte. Das konnte doch kein Zufall sein, was war das Gesetz, das sie zusammen rotieren ließ?
Hier also ein dreifaches Experiment zur Synchronisation der Rotationen von kleinen Foucaultschen Pendeln, die frei gegen eine Wand schwangen. Ziel war es, herauszufinden, was zwischen den fünf Möglichkeiten, die sich ergaben, wenn man sie zunächst in die gleiche Richtung warf, passieren würde:
1) Anarchie: Jeder geht seinen eigenen Weg und ignoriert den anderen.
Oder
2) Liebe: Sie synchronisieren ihre Rotationen und schwingen immer auf der gleichen parallelen Ebene.
Oder
3) Diktatur: Sie beginnen, in derselben Ebene zu schwingen, und dann tötet der Schwerere den Anderen durch aufeinanderfolgende Phasen und Phasenverschiebungen.
Oder
4) Kalter Krieg: Sie wählen die Schwingungsebene, die der anderen am stärksten entgegengesetzt ist (90° bei zwei Pendeln, 120° bei drei Pendeln), und behalten sie auf unbestimmte Zeit bei.
Oder …
5) … Noch etwas anderes, das wir herausfinden müssen.
Erfahrung Nr. 1, Dezember 2023
Dieses Experiment war nicht so rein, wie ich es mir gewünscht hätte, denn es gab auch den MiniFoucault, der zur gleichen Zeit im selben Raum schwang, und die drei getesteten Pendel waren kaum reguliert. Warum um alles in der Welt waren sie nicht vorher besser eingestellt? Ganz einfach, weil ich pro Pendel einen Monat gebraucht hätte, um es richtig einzustellen, und ich habe keine drei Monate zu verlieren. Wie auch immer.
Das Experiment lief so ab, wobei zwei Wochen lang jede Stunde automatisch ein 15-sekündiges Video aufgenommen wurde:
Test 1: Pendel 1 & Pendel 3
Test 2: Pendel 1 & Pendel 2
Test 3: Pendel 2 & Pendel 3
Pendel 1 (links) wiegt etwa 10 kg für eine Periode von einer Sekunde.
Pendel 2 (Mitte) wiegt etwa 3 kg für eine Periode von 0,88 Sekunden.
Pendel 3 (rechts) wiegt ca. 6 kg für eine Periode von einer Sekunde.
3 Raspberries, 1 Mac, ein Siemens Logo als Dirigent. Hinter den Kulissen: Ein wahres Chaos…
Das Ergebnis: Es herrscht ein bisschen Kalter Krieg, da sich die Ebenen ihrer Rotationen jedes Mal so weit wie möglich voneinander entfernen, bevor sich die Rotationsgeschwindigkeiten stabilisieren. Es war also an der Zeit, ein echtes Experiment durchzuführen, bei dem zwei Kameras Fotos machen. Eine Kamera macht bei jedem Ende der Drehung des Pendels Nr. 3 ein Foto und zeichnet die Umdrehungszeit auf, die auf der Digitaluhr vermerkt ist. Die andere macht jede Stunde ein Langzeitfoto, auf dem man die Schwingungsrichtung jedes Pendels sehen kann.
Experiment Nr. 2, 31. Dezember bis 11. Januar.
3. Januar: Alle drei Pendel schwingen in die gleiche Richtung.
7. Januar: Erste Ergebnisse… Pendel 2 geht um 30° nach und Pendel 1 um 55°. Diese Abweichungen sind seit zwei Tagen stabil. Die Drehzeit der drei Pendel ist für alle gleich.
8. Januar: Herstellung eines „Winkelmessers“, mit dem die unterschiedlichen Schwingungswinkel der drei Pendel in Abhängigkeit von ihrer Drehung sichtbar gemacht werden können. Das ist nicht gerade ein Messinstrument, das man im Handel kaufen kann, aber es ist sehr praktisch!
Gemacht nach der folgenden Zeichnung:
…und wie folgt verwendet. Sorry Apple, sorry so…
Schlussfolgerungen zum 11. Januar 2024:
Ja, die drei Pendel beeinflussen sich gegenseitig. Sie synchronisieren ihre Drehungen, verschieben sich ein wenig und verlassen ihre Plätze nicht mehr. Zwei winzige, aber konstante Kräfte (Coriolis und einige winzige Biegungen in einer Wand) interagieren miteinander, während andere, viel größere Kräfte wie die vielen Luftströme in meinem Atelier keine Auswirkungen haben.
Die Zeiten für jede halbe Drehung waren:
14.17 / 14.59 / 14.54 / 14.31 / 14.53 / 14.09 / 15.35 / 14.35 / 14.19 / 15.57 / 15.01 / 16.09 / 14.54
Die Moral von der Geschicht‘: Hier geht es nicht um Anarchie, Liebe, Diktatur oder den Kalten Krieg, sondern um ein altes Ehepaar, das sich nie begegnet.
Verschiebung der Rotationsebene nach 10 Tagen: 61° für Pendel Nr. 1 und 13° für Pendel Nr. 2
Experiment Nr. 3: Vom 11. bis 17. Januar wird das Experiment Nr. 2 zur Bestätigung wiederholt.
11. Januar: Alle drei Pendel schlagen in die gleiche Richtung aus.
13. Dezember: Erste Ergebnisse… Pendel 2 schlägt um 14° zurück und Pendel 1 schlägt um 27° zurück. Wir nähern uns demselben Ergebnis wie in Experiment 2.
15. Dezember: Pendel 2 schlägt um 26° zurück und Pendel 1 schlägt um 59° zurück.
Die Zeiten für jede halbe Umdrehung waren:
14.33/ 14.39 / 15.25 / 14.49 / 15.22 / 14.45 / 14.34 / 15.21 / 13.45
Das Experiment wurde am 27. Januar beendet und die Messgeräte wurden abgebaut, um Platz für das kommende Bravais-Pendel zu schaffen.
