Wie ein Foucaultpendel funktioniert

Die Funktion eines Foucaultpendels

Die Funktion eines Foucaultpendels ist mit einer Animation leicht zu verstehen. Nehmen Sie zuerst an, dass das Pendel gerade �ber dem Nordpol aufgeh�ngt ist. Unten links sehen Sie eine Animation die eben diese Situation zeigt.

Das Pendel h�ngt also gerade �ber dem Nordpol. Ein Beobachter auf der Erdkugel bei dem Pendel folgt nat�rlich der Rotation der Erdkugel und empfindet, dass die Schwingungsebene des Pendels sich �ndert. Die Schwingungsebene des Pendels bleibt aber unver�ndert. Stattdessen dreht sich die Erdkugel unter dem Pendel.

Diese Animation zeigt ein Pendel am �quator aufgeh�ngt. Hier folgt das ganze Pendel der Erdkugel. Es gibt also keine Rotation sondern das Pendel f�hrt eine reine Translations-Bewegung von Westen nach Osten. Ein Zuschauer auf der Erdkugel sieht also dass die Schwingungsebene des Pendels die ganze Zeit dieselbe ist.

Animation von John Willsund

Am Nord- und S�dpol dreht sich die Erdkugel 360� um ihre Polarachse in 24 Stunden. Die Schwingungsebene des Pendels �ndert sich also (scheinbar) 360� in 24 Stunden. Am �quator �ndert sich die Richtung der Schwingungsebene �berhaupt nicht, man kann sagen dass die Zeit f�r einen Umlauf unendlich ist. Motala liegt zwischen diesen zwei Extremen, mit Breite 58� 33�. Die Zeit, in der die Schwingungsebene des Pendels sich um 360� zu drehen scheint, betr�gt ca. 28 Stunden. In 24 Stunden dreht sich das Pendel scheinbar um ca. 307�. Die Drehungsgeschwindigkeit der Schwingungsebene ist 15�sin λ (� /Stunde), wobei λ die Breite ist, f�r Motala also 58,55�.

Die Drehungsgeschwindigkeit der Schwingungsebene einige Orten:
Ort/Platz	Ung. Breite (λ)	Drehungszeit t = 24/sin λ
	Rotation mit der Uhr
Der Nordpol	90� N	24 (23h 56 min) Stunden
Stockholm, Schweden	59� N	28 Stunden
Motala, Schweden	59� N	28 Stunden
Berlin, Deutschland	52� N	30 Stunden
London, Groβbritannien	51� N	31 Stunden
Manila, Philippinen	14� N	99 Stunden
Jakarta, Indonesien	6� N	230 Stunden
	Rotation gegen der Uhr
Rio de Janeiro	23� S	61 Stunden
Das Kapstadt	34� S	43 Stunden
Der Sydpol	90� S	24 (23h 56 min) Stunden

F�r die Wiβbegierigen - wie die Bewegung sich in Gang h�lt so dass das Pendel nicht stehen bleibt

Damit die Bewegung des Pendels wegen Luftwiderstand und Reibung nicht stehen bleibt, muss man die ganze Zeit ein biβchen Energie zuf�hren. In der Mitte der Bodenplatte gibt es daher eine Spule mit einem Weicheisenkern eingesprengt. Gleich nachdem das Pendel einen Umkehrpunkt passiert hat und auf dem Weg zur�ck zum Zentrum ist wird ein Strompuls durch die Spule gesendet, die dann magnetisiert wird. Die Pendelkugel wird dann w�hrend eines kurzen Augenblicks gegen das Zentrum gezogen. Die Bewegung bekommt also jedesmal, wenn die Kugel einen Umkehrpunkt passiert, einen Stoβ. Um die Passage �ber das Zentrum der Spule zu registrieren gibt es im Zentrum der Spule 6 IR-Diode die IR-Licht aussenden. Wenn das Pendel die IR-Diode passiert wird das Licht von der Unterseite der Kugel reflektiert und in einem Sensor registriert. Ein Timer startet dann und nach einer passenden Zeit wird ein Strompuls durch die Spule gesendet.

Ohne Antrieb wird die Amplitude etwa 5,5 cm weniger pro 200 Schwingungen. Das entspricht eine Niveau-Unterschied um ca 0,3 cm zwischen dem Umkehrpunkt und dem Nulldurchgang pro 200 Schwingungen. Daher ist eine Energiezufϋhr ΔEp = mgΔh ≈ 0,4 J, d h etwa 2 mJ/Schwingung n�tig, um die Bewegung mit unver�nderter Amplitude zu behalten.