Fadenpendel Periodendauer berechnen

Die Fadenpendel-Periodendauer berechnen Sie mit T = 2π·√(L/g): Der Rechner liefert aus der Pendellänge die Schwingungsdauer und umgekehrt, dazu Frequenz, Höchstgeschwindigkeit und die exakte Korrektur für große Auslenkungen.

Beispiel: Gegeben ist die …: Pendellänge · Pendellänge 1 m · Amplitude (Auslenkung) 10 ° · Ort (Fallbeschleunigung): Erde (9,81 m/s²) → Ergebnis: T = 2,0102 s · f = 0,4975 Hz · L = 1 m. Quelle: Wikipedia – Mathematisches Pendel (Periodendauer, Großwinkelkorrektur). Stand: .

m
°
Höchstwinkel gegen die Senkrechte
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Ergebnis

Ergebnis
T = 2,0102 s · f = 0,4975 Hz · L = 1 m
Pendeldaten
GrößeWertFormel
Pendellänge1 m
Periodendauer bei kleinen Winkeln2,0064 sT₀ = 2π·√(L/g)
Periodendauer bei Ihrer Amplitude2,0102 sT = T₀ / AGM(1, cos(θ₀/2))
Frequenz0,4975 Hzf = 1/T
Kreisfrequenz3,1256 rad/sω = 2π/T
Höchstgeschwindigkeit im tiefsten Punkt0,546 m/sv = √(2gL(1 − cos θ₀))
Periodendauer bei größeren Amplituden
AmplitudeFaktor T/T₀Periodendauer
5°1,00052,0074 s
10°1,00192,0102 s
20°1,00772,0218 s
30°1,01742,0413 s
45°1,042,0866 s
60°1,07322,1532 s
90°1,18032,3682 s
120°1,37292,7546 s
150°1,76223,5357 s
170°2,43944,8944 s
Gerechnet mit g = 9,81 m/s². Bei Ihrer Amplitude dauert eine Schwingung 0,19 % länger als die Kleinwinkel-Formel behauptet. Fadenmasse und Reibung bleiben unberücksichtigt.

So wird gerechnet

Für kleine Auslenkungen gilt T = 2π·√(L/g). Ein Pendel von 1 m Länge schwingt auf der Erde mit 2,006 s Periodendauer, das Sekundenpendel mit T = 2 s ist rund 99,4 cm lang.

Was die Formel aussagt

Die Periodendauer hängt nur von der Länge und der Fallbeschleunigung ab, nicht von der Masse des Pendelkörpers. Vierfache Länge bedeutet doppelte Periodendauer. Auf dem Mond mit g = 1,62 m/s² schwingt dasselbe Pendel etwa 2,5-mal langsamer als auf der Erde.

Große Winkel

Die Näherung gilt streng nur für kleine Winkel. Bei größerer Amplitude wird die Schwingung langsamer: Bei 10° sind es 0,2 % mehr, bei 30° rund 1,7 %, bei 90° schon 18 %. Der Rechner nimmt dafür die exakte Lösung mit dem elliptischen Integral, berechnet über das arithmetisch-geometrische Mittel: T = T₀ / AGM(1, cos(θ₀/2)).

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Periodendauer eines Fadenpendels?

Mit T = 2π·√(L/g). Bei L = 1 m und g = 9,81 m/s² ergibt das 2,006 s. Die Masse spielt keine Rolle.

Wie lang ist ein Sekundenpendel?

Ein Pendel mit 2 s Periodendauer (eine Sekunde je Ausschlag) ist auf der Erde etwa 0,994 m lang.

Ab wann gilt die Kleinwinkelnäherung nicht mehr?

Schon bei 20° beträgt die Abweichung rund 0,8 %. Der Rechner zeigt deshalb in einer Tabelle den Faktor für größere Winkel an.

Quellen und Rechtsgrundlagen

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