MicroFoucault Nr. 26: Versuch und Irrtum und technische Daten. (Teil 2)
3. September 2024: Er hat sich etwas verlangsamt, ist aber immer noch 20% zu schnell bei der letzten Revolution. (dritter Tag)
4. September: Das Experiment ist über vier Tage extrem stabil geworden und wird mir keine neuen Informationen mehr liefern.
Es ist daher an der Zeit, das Experiment mit neuen Parametern zu modifizieren…
Versuch Nr. 12
Die Täler auf der Y-Achse sind die Stellen, an denen sich das Pendel am schnellsten dreht. Wenn ich sie ausfüllen kann, wird die gesamte Drehzeit langsamer und das Pendel somit genauer. Woher kommen sie und wie kann ich sie beseitigen?
Eine mögliche Ursache könnte eine Exzentrizität des Pendels sein.
Ein anderer könnte eine winzige Schwingung des Rahmens auf der Y-Achse sein. (Die X-Achse hingegen wird fest zwischen den beiden Wänden gehalten)
Ein weiterer Grund könnten harmonische Schwingungen sein, die durch den Charron-Ring induziert werden. Wie kann man das feststellen?
Was passiert zum Beispiel, wenn ich ein 1-Gramm-Gewehrblei (5,5 mm, Kaliber .22) vorsichtig auf die Y-Achse des Pendels lege?
Dies geschah um 7.25 Uhr.
Der Effekt des Einsetzens des Bleis um 7:25 Uhr kann sehr gut an den Zeitdaten abgelesen werden:
Wir sehen jedoch, dass die Unruh anderthalb Stunden später wieder ihren normalen Lauf aufnahm, genau so, als wäre nichts geschehen.
5. September: Das Bleiexperiment vom Vortag ist hier zu sehen:
Man kann sehen, dass es keinen Einfluss auf die Umdrehungsgeschwindigkeit des Pendels hatte, das wieder in 26 statt 33 Stunden umlief. Ein halber Misserfolg also. Entfernung des Bleis.
Versuch Nr. 13
9:37 Uhr: Ein neuer „heißer“ Versuch: Anbringen einer äußeren Verstärkung der Y-Achse, eines großen Marmorblocks, der auf die Rückseite des Pendels gelegt wird. Die Grafiken sollten in 4 Stunden zeigen, ob die Vertiefungen auf Verdrehungen des Rahmens in dieser Achse zurückzuführen sind. Hoffnung.
11 Uhr, 12 Uhr, 13 Uhr, 14 Uhr, 15 Uhr – Fehlschlag. Cuisantissime versagt. Das Pendel steht still und schlägt sogar ein wenig zurück. Ich verstehe nichts mehr.
16 Uhr: Die Uhr hat beschlossen, wieder zu laufen, und zwar in die richtige Richtung…
20 Uhr: Alles ist in Ordnung…
6. September: 8 Uhr: Das Pendel hat in der Nacht normal eine halbe Umdrehung gemacht.
Feststellung: Das Anbringen der äußeren Verstärkung hat keinen Einfluss auf die Rotationsgeschwindigkeit des Pendels. Caramba, wieder nicht getroffen.
Eine weitere Feststellung: Das Pendel dreht sich immer mit der richtigen Geschwindigkeit, AUSSER wenn es sich in der Y-Achse befindet: Dann dreht es sich dort in einer Stunde um 40°, was viermal zu viel ist.
Wenn ich das Loch in der Y-Achse eliminieren kann, habe ich ein sehr genaues Foucaultsches Pendel.
Versuch 14
8.30 Uhr: Zwei kleine Quecksilberfläschchen werden auf die Spindel des Pendels gestellt, in der Hoffnung, dass das Quecksilber die störenden harmonischen Schwingungen dämpft. Man kann ja mal träumen…
8h40… Nach nur zehn Minuten ein totaler Fehlschlag!
9.18 Uhr: Eine der Quecksilberampullen wird etwas weiter unten direkt auf die Unruh gesetzt.
16.30 Uhr: Es klappt nicht. Das Pendel dreht sich überhaupt nicht. Das Quecksilberfläschchen wird entfernt.
19 Uhr: Das Pendel dreht sich. Der Aufhängefaden wird um 15′ im Uhrzeigersinn gedreht.
7. September 2021: Die Vertiefung hat sich ebenfalls um 15′ im Uhrzeigersinn bewegt. Das Problem war einfach da: Der Faden war die Ursache.
Versuch Nr. 15
7. September 2021: Herstellung eines Systems zur Zentrierung des Elektromagneten, einer Messlatte mit Gradeinteilung und einer Rotationsmesslatte, die auf meinen Breitengrad kalibriert ist und in Stunden eingeteilt ist. Zusammenbau des Ganzen, Zentrierung des Charron-Rings und des Elektromagneten. Sieht gut aus.
Um 18 Uhr gestartet, läuft perfekt. Ich bin sehr zufrieden mit meinem neuen Rotationsanzeiger:
8. September: Hat seine halbe Umdrehung in 14 Stunden gemacht, immer noch 20% zu schnell. Die Zeitkurve ist sehr sauber und völlig anders als die der letzten Woche. Die Rotationsgeschwindigkeit ist doppelt so schnell zwischen -10° und 90°, wo die Kurve am tiefsten und die Amplitude am höchsten ist. Ich muss also den gesamten Teil der Kurve glätten, der sich unterhalb von 0,381129 Sekunden befindet. Dieses Problem zu verstehen und zu beheben wird also das Programm der nächsten Wochen sein.
Wir sehen hier, dass wir vielleicht mit der Genauigkeit dieses Pendels zufrieden sein könnten, wenn wir die Dauer einer vollständigen Umdrehung nehmen, aber nicht, wenn wir sie Stunde für Stunde betrachten. Denn die Stellen, an denen das Pendel voranschreitet, werden durch die Stellen, an denen es nachläuft, ausgeglichen, und der Durchschnitt aus beiden gibt uns die Illusion, dass alles gar nicht so schlimm ist.
Ich unterscheide drei Qualitätsstufen eines Foucaultschen Pendels:
grad 1: Es dreht sich in die richtige Richtung, aber nicht mehr. Die Umdrehungsgeschwindigkeiten sind exotisch, aber man kann es trotzdem als Foucaultsches Pendel bezeichnen, solange es von Coriolis gesteuert wird.
grad: Es dreht sich in die richtige Richtung, und jede Gesamtumdrehungsperiode liegt innerhalb eines Bereichs von 10% (langsamer oder schneller), als sie sollte. Es ist ein gutes Foucaultsches Pendel.
grad: Es dreht sich in die richtige Richtung, und jede Stunde liegt innerhalb einer Bandbreite von 10% (langsamer oder schneller), als sie sollte. Es ist ein ausgezeichnetes Foucaultsches Pendel.
8. September: Herstellung von zwei Dämpfern, einem mit drei sternförmig angeordneten 100-Mikroliter-Tropfen Quecksilber und einem anderen mit drei 50-Mikroliter-Tropfen. Sie sollen die harmonischen Schwingungen dämpfen, die durch den Charron-Ring verursacht werden.
Mitternacht: Anbringen des 50-Mikroliter-Dämpfers an der Unruh.
9. September, 8:30 Uhr: Weder mit noch ohne Dämpfer ist ein Unterschied festzustellen. Anbringen des zweiten Quecksilberdämpfers (100 Mikroliter) über dem anderen.
10:50 Uhr: Totalausfall, das Pendel dreht sich überhaupt nicht mehr. Wir fangen wieder von vorne an und entfernen den oberen Stoßdämpfer (100 Mikroliter), sodass nur noch der erste übrig bleibt.
10. September: Genau wie gestern. Kein Unterschied, weder mit noch ohne Dämpfer.
7:50 Uhr: Entfernung des Quecksilberdämpfers (50 Mikroliter). Anbringen eines 16-mm-Charron-Rings aus Kupfer mit Wirbelstrom. Fehlschlag: Zu geringe Amplitude.
8:30 Uhr: Einsetzen eines 26 mm langen Charron-Wirbelstromrings aus Kupfer. Ein weiterer Fehlschlag. Eine schöne Amplitude, aber … keine Revolution mehr.
15 Uhr: Einsetzen eines 40-mm-Aluminium-Wirbelstrom-Charron-Rings.
20 Uhr: Ein weiterer kläglicher Fehlschlag.
21 Uhr: Entfernung des unteren Charron-Rings, der ohnehin nutzlos war.
11. September: 6.45 Uhr: Drehung der Aufhängung um 45° CCW (gegen den Uhrzeigersinn), um die Fehlerzone auf 00 Grad Süd zu verschieben.
16 Uhr: Aber dem Kleinen geht es doch gut! Er hat plötzlich beschlossen, eine wunderschöne Kurve zu fliegen, die doppelt so flach ist und eine viel konstantere Rotationsgeschwindigkeit hat. Ich verstehe es nicht, aber es funktioniert: Ich-kann-nichts-mehr!
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