Wie funktioniert ein Magnetpendel?

Das Magnetpendel ist nicht nur faszinierend zu beobachten, es ist gleichzeitig auch ein Beispiel für das Phänomen des deterministisches Chaos. Das bedeutet, dass es ein System ist, welches das instabile Gleichgewicht deutlich macht. Was genau das bedeutet klären wir anhand der folgenden Definitionen: 

• Deterministisches Chaos:  “ein irreguläres, chaotisch erscheinendes Verhalten von Systemvariablen, das jedoch einer deterministischen Dynamik gehorcht, also nicht durch zufällige äußere Einflüsse wie z.B. Rauschen zustande kommt. Grund für diese Irregularität ist die Existenz von lokalen Instabilitäten, die eng benachbarte Systemzustände exponentiell schnell auseinander laufen lassen, sowie von Nichlinearitäten, die bewirken, daß dieselben oder ähnliche instabile Systemzustände immer wieder eingenommen werden.”

• Stabiles Gleichgewicht: Gegenstände mit einem stabilen Gleichgewicht sind solche, die, wenn man sie aus ihrer Ausgangsposition herausbringt, etwa leicht anstupst, nach der Abweichung wieder zurück in die Ursprungslage fallen.

• Instabiles Gleichgewicht: Hier ist genau das Gegenteil der Fall, der Gegenstand, anstatt wieder in die Ausgangsposition zurück zu finden, entfernt sich noch wieder von seiner Ursprünglichen Position. 

Mit dieser Grundlage schauen wir uns also die Funktionsweise eines Magnetpendels als Beispiel für das instabile Gleichgewicht genauer an. 

Die Funktionsweise des Magnetpendels

Bei einem Magnetpendel sind verschiedene Scheibenmagnete auf einer Eisenplatte befestigt. An einer Ecke wird ein Pendel platziert, an dem eine Magnetkugel hängt. Sind die Scheibenmagnete mit ihrem Nordpol nach oben ausgerichtet und das Pendel mit dem Nordpol nach unten, stoßen sie sich gegenseitig ab, was eine bestimmte Bewegungslinie produziert. Sind sie mit gegenseitigen Polen ausgerichtet, ziehen sie sich entsprechend an. Nun kann man den Versuch weiterführen und ausprobieren, was passiert, wenn man den Ausgangspunkt des Pendels variiert. Sie werden sehen, die Bewegungslinie, die das Pendel zurücklegt, wird sich deutlich verändern, auch wenn der Ausgangspunkt nur leicht verschoben wird. Sie können auch die Anzahl der Scheibenmagnete auf Ihrer Platte variieren, um das Ergebnis zu ändern. In jedem Fall werden Sie das Phänomen des instabilen Gleichgewichtes Beobachten, da das Pendel nicht mehr zu seiner Ausgangsposition zurückfinden wird

Bauanleitung für ein Magnetpendel

Sie brauchen lediglich eine Platte als Untergrund, einige Scheibenmagnete, einen Stab, um das Magnetpendel zu konstruieren sowie einen Kugelmagneten. Ordnen Sie die Scheibenmagnete mit dem Nordpol nach oben gerichtet auf der Platte Ihres Magnetpendels an. Nun hängen Sie mit Hilfe eines Drahtes, den Kugelmagneten an dem Stab auf und setzen diesen an ein Ende Ihrer Platte. Schon können Sie mit dem Versuch loslegen.

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