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Das Newton-Pendel

Mit einem Newton-Pendel, auch Kugelstoß-Pendel genannt, kann man den elastischen Stoß simulieren. Außerdem macht es einfach Spaß! Auch kleinen Kindern, denen die Physik dahinter noch egal ist. Hier zeige ich dir, wie du ein Newton-Pendel aus Klemmbausteinen und Holzkugeln ganz einfach selber bauen kannst.

Das Newton-Pendel.
Das Newton-Pendel.

Anleitung

Bei einem Newton-Pendel kommt es darauf an, dass die Pendellänge, also die Länge der Schnüre, an denen die Kugeln befestigt sind, gleich ist. Auch die Kugeln müssen gleich sein und der Abstand der Schnüre, die Kugeln sollen sich gerade so berühren. So exakt ist der Klemmstein-Aufbau natürlich nicht, das Prinzip kann man sich aber sehr schön damit veranschaulichen.

Um ein Newton-Pendel zu bauen brauchst du:

Überlege dir als erstes, wie groß dein Aufbau werden soll. Mindestens 6 Holzkugeln sollten es sein, damit der Effekt sichtbar wird, du kannst selbstverständlich auch beliebig mehr nehmen. Die Platte brauchst du, damit der Aufbau stabiler wird. Lass dir beim Bauen von einer erwachsenen Person helfen.

  1. Baue aus 2x2-Steinen 4 gleich hohe Stützen, hier sind sie 15 Steine hoch.
  2. Schneide 30cm lange Stücke von der Schnur ab.
  3. Baue mit 2x4-Steinen versetzt Querstreben auf die Stützen.
  4. Fädel je eine Holzkugel durch eine Schnur.
  5. Befestige mit 2x2-Steinen die Schnüre an den Querstreben.
  6. Achte darauf, dass die Holzkugeln alle die gleiche Höhe haben.
  7. Je größer und damit schwerer die Holzkugeln sind, desto besser funktioniert das Experiment. Beachte: je leichter die Kugeln sind, desto eher werden auch die anderen Kugeln abgelenkt.

    Der Aufbau des Newton-Pendels.
    Der Aufbau des Newton-Pendels.
  8. Jetzt nimmst du an einer Seite eine Kugel und lenkst sie aus. Lass sie los und beobachte was passiert. Die Kugel berührt die nächste Kugel, aber nur die letzte Kugel wird ausgelenkt.
  9. Die erste Kugel wird angehoben.
    Die erste Kugel wird angehoben.
    Die letzte Kugel wird ausgelenkt.
    Die letzte Kugel wird ausgelenkt.
  10. Als nächstes nimmst du 2 Kugeln und lässt sie auf die anderen zurückfallen. Die beiden mittleren Kugeln bleiben in ihrer Position und die beiden äußeren Kugeln werden ausgelenkt.
  11. Lenke 2 Kugeln aus.
    Lenke 2 Kugeln aus.
  12. Nimmst du 3 Kugeln, so werden die übrigen 3 Kugeln ausgelenkt.
  13. Jetzt lenkst du 3 Kugeln aus.
    Jetzt lenkst du 3 Kugeln aus.

Erklärung

Das Newton-Pendel veranschaulicht sehr schön das physikalische Prinzip des elastischen Stoßes. Es gibt in der Physik den elastischen und den unelastischen Stoß. Beim elastischen Stoß geht keine Energie verloren. Die übertragene Energie von einer Kugel auf die andere ist gleich. Das ist wie beim Billard spielen. Beim unelastischen Stoß geht Energie verloren, z.B. durch Verformung oder Wärme. Ein Beispiel für einen unelastischen Stoß ist ein Flummi. Der Flummi wird beim Auftreffen auf den Boden leicht verformt, dadurch verliert er Energie.

Lenkst du (wie hier gezeigt) die linke Kugel 1 aus und lässt sie los, so stößt sie an Kugel 2. Kugel 2 stößt an Kugel 3, diese an Kugel 4, Kugel 4 an Kugel 5 und Kugel 5 an Kugel 6, die dann wegfliegt. Die ganzen Stöße geschehen in sehr kurzen zeitlichen Abständen. Die Energie wird jeweils von einer Kugel auf die nächste übertragen. Kugel 6 kann die Energie nicht an eine nächste Kugel übertragen, bei ihr geht es wieder in Bewegungsenergie über und sie fliegt ab.

Schematische Darstellung eines Newton-Pendels.
Schematische Darstellung eines Newton-Pendels.

Zuletzt geändert am: 8.9.2022

Text, Fotos, Bilder: Katrin Reinheimer