Physikalisches Pendel

Wenn ein starres Körper frei von einem festen Drehpunkt hängt und ausgelenkt wird, schwingt es ähnlich wie ein einfaches Pendel und wird als physikalisches Pendel bezeichnet. Die Periode und die Winkelgeschwindigkeit eines physikalischen Pendels werden durch Verwendung der Kleinwinkelapproximation und durch Vergleiche mit einem Feder-Masse-System ermittelt. Die Kleinwinkelapproximation (sinθ=θ) ist bis etwa 14° gültig.

Bei komplizierten Systemen ist das Massenträgheitsmoment ein wichtiger Parameter, da es die Massenverteilung um den Drehpunkt beschreibt. Das Trägheitsmoment ist ein Maß für den Widerstand eines Objekts gegenüber rotierender Bewegung. Für ein Pendel mit komplizierter Massenverteilung kann die Berechnung des Trägheitsmoments eine schwierige und zeitaufwändige Aufgabe sein. Durch Verwendung des Schwerpunktschemas können wir diese Berechnung jedoch erheblich vereinfachen. Die komplizierte Massenverteilung des Körpers und das resultierende Massenträgheitsmoment werden auf zwei Terme reduziert: das Trägheitsmoment um den Drehpunkt und den Abstand zwischen dem Drehpunkt und dem Schwerpunkt. Diese Vereinfachung zeigt die bemerkenswerte Kraft der Verwendung des Schwerpunktschemas.

Der Fall eines realen physikalischen Pendels kann durch Verwendung des Ausdrucks für das Trägheitsmoment eines einfachen Pendels idealtypisch reduziert werden.

Physikalische Pendel haben nützliche Anwendungen. Unter extremen Bedingungen können Wolkenkratzer aufgrund starker Winde oder seismischer Aktivitäten um bis zu zwei Meter mit einer Frequenz von bis zu 20 Hz schwanken. Mehrere Unternehmen haben physikalische Pendel entwickelt, die auf der Spitze von Wolkenkratzern platziert werden. Wenn der Wolkenkratzer nach rechts schwankt, schwingt das Pendel nach links und reduziert die Schwankungen.

Physikalische Pendel können auch zur Messung der Erdbeschleunigung verwendet werden.