Schwingungen eines Stabpendels und Bestimmung der Erdbeschleunigung - Messung mit Drehbewegungssensor

Im Versuch P1.5.1.3 wird die Schwingung eines Stabpendels untersucht, das ein einfaches physikalisches Pendel darstellt. Mit dem Drehbewegungssensor S wird die Schwingung des Pendels zeitabhängig aufgenommen. Winkel α(t), Geschwindigkeit ω(t) und Beschleunigung a(t) werden miteinander verglichen. Zudem wird die reduzierte Pendellänge aus der gemessenen Schwingungsdauer T bestimmt.
Im Versuch wird die Schwingungsdauer T in Abhängigkeit von der Amplitude A einer Schwingung untersucht. Für kleine Auslenkungen ist die Schwingung eines Pendels näherungsweise harmonisch und die Schwingungsdauer unabhängig von der Amplitude. Für große Auslenkungen ist diese Näherung nicht erfüllt; mit zunehmender Amplitude wird die Schwingungsdauer größer.
Im Versuch wird das Stabpendel als Reversionspendel verwendet und so die Erdbeschleunigung bestimmt. Das Pendel wird an zwei entgegengesetzten Aufhängepunkten zur Schwingung gebracht. Durch zwei verschiebbare Massestücke wird die Schwingungsdauer beeinflusst. Bei richtiger Abstimmung schwingt das Pendel um beide Aufhängepunkte mit der gleichen Schwingungsdauer T. Die reduzierte Pendellänge l_r stimmt dann mit dem Abstand der beiden Aufhängepunkte überein und kann sehr genau bestimmt werden. Aus der reduzierten Pendellänge und der Schwingungsdauer wird die Erdbeschleunigung berechnet.