Nabend Mal angenommen ich habe ein Pendel. Seillänge 2-3 Meter und am Ende eine leuchtende Kugel mit 20 bis 30 cm Durchmesser. Wie bekomme ich das Pendel zum schwingen? Einfache, aber unelegante Möglichkeiten: Motor oder linearantrieb oben an das Seil. Schöner wäre es aber, wenn die Kugel selber die Bewegung erzeugen würde. Ideen?
In der Kugel zwei Elektomagneten, die periodisch (mit der Eigenfrequenz des Pendels) eine Massestück in der Schwingebene des Pendels hin und her bewegen. So wird dem Pendel periodisch Bewegungsenergie zugefügt
Da du schon Strom in der geräumigen Kugel hast, kannst du eine etwas kleinere Kugel oder einen anderen kleinen schweren Gegenstand (Stahl) innerhalb der Kugel auf und ab bewegen lassen. Die Bewegung muss nicht unbedingt oszillieren, sie kann auch, wegen der Einfachheit, rotieren. Die Rotationsbewegung sollte aber am oberen und unteren Totpunkt etwas verweilen, dann arbeitet das Pendel effektiver.
Kolja L. schrieb: > Schöner wäre es aber, wenn die Kugel selber die Bewegung erzeugen würde Dann braucht sie eine Batterie als Energiequelle. Kann ja wie ein Kind auf der Schaukel durch Masseverlagerung arbeiten.
Kolja L. schrieb: > Schöner wäre es aber, wenn die Kugel selber die Bewegung erzeugen würde. Magnet, Elektromagnet und Hallsensor.
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Namd auch, ich habe ein Pendel gebaut, das ich mit magnetischer Abstossung betreibe. Die Spule ist gleicher Massen Sensor für den Pendeldurchgang und Aktor für dessen Abstossen. Das Ganze ist so effizient, dass eine Solarzelle ausreicht. Und das Pendel startet jeden Morgen selbst. Voraussetzung ist aber räumliche Nähe von Pendel und Spule. Wenn das Leuchtpendel aber hoch in der Luft hängt, würde ich ein kleines Exzentergewicht im Inneren motorisch drehen. Wenn das Pendel in Resonanz zu dieser Drehbewegung steht, schaukelt sich das rasch und mit weiter Amplitudeauf. Viel Erfolg und Freude dran, Jo
. . schrieb im Beitrag #6093009: > Massestück in der Schwingebene des Pendels hin und her bewegen. So wird > dem Pendel periodisch Bewegungsenergie zugefügt Das kann man auch so machen, aber der Betrachter würde dann einen seitlichen Beschleunigungsruck sehen. Besser ist es, das Massestück auf- und abwärts zu bewegen, dadurch bewegt sich der Pendelschwerpunkt auf und ab und holt sich dadurch die Schwungenergie.
Jürgen von der Müllkippe schrieb: > . . schrieb im Beitrag > #6093009: >> Massestück in der Schwingebene des Pendels hin und her bewegen. So wird >> dem Pendel periodisch Bewegungsenergie zugefügt > > Das kann man auch so machen, aber der Betrachter würde dann einen > seitlichen Beschleunigungsruck sehen. Besser ist es, das Massestück auf- > und abwärts zu bewegen, dadurch bewegt sich der Pendelschwerpunkt auf > und ab und holt sich dadurch die Schwungenergie. Ich weiß was Du meinst, aber das funktioniert etwas anders. Da wird bei der Umwandlung von potentionelle in kinetische Energie getrickst. Auch da würde man einen Ruck sehen. Nachteil: das System muss bereits in Schwinung sein.
Nabend und vielen Dank für die ganzen Hiweise. Leider habe ich gar nicht bedacht, dass das Pendel ja nur in eine Richtung schwingen soll / kann (Ist mit etwas Abstand an einer Wand befestigt) und dies mit einer Mechanik in der Kugel hinzubekommen wird dann doch wohl etwas zu aufwändig. Schade, hätte es gerne mit einer auf und abfahrenden Masse im inneren der Kugel realisiert.
Kolja L. schrieb: > (Ist mit etwas Abstand an einer Wand befestigt) Dann kann man neben der Pendelstange noch eine zweite Stange mit Gelenken ausstatten (Parallelogrammaufhängung), wie bei einem Scheibenwischer. Die kräftige Mechanik dazu muss dann aber auch in die Kugel passen! Wenn man es richtig macht, kann die Pendelauslenkung bis zu 90 Grad betragen (von Senkrecht bis Waagerecht). Mit Resonanzfrequenz hat das dann aber wenig zu tun.
Kolja L. schrieb: >Wie bekomme ich das Pendel zum schwingen? Das thema gab es hier schon mal: Beitrag "Transistor für ewiges Pendel GC 100 pnp - Transistor (NF)"
Kolja L. schrieb: > Nabend und vielen Dank für die ganzen Hiweise. > > Leider habe ich gar nicht bedacht, dass das Pendel ja nur in eine > Richtung schwingen soll / kann (Ist mit etwas Abstand an einer Wand > befestigt) und dies mit einer Mechanik in der Kugel hinzubekommen wird > dann doch wohl etwas zu aufwändig. > > Schade, hätte es gerne mit einer auf und abfahrenden Masse im inneren > der Kugel realisiert. Anscheinend hast du mein Posting oben nicht gelesen, oder den Inhalt nicht verstanden. Im zweiten Absatz steht die einfachste Lösung für deine Aufgabenstellung. Also gut, nun noch genauer: Mit einem kleinen Getriebemotor drehst du ein Exzentergewicht in der Kugel um eine waagrechte Achse, die senkrecht zur gewünschten Schwingungsebene desPendels steht. Die Rotationsgeschwindigkeit muss der Resonanzfrequenz desPendels entsprechen. Dann brauchst du bei einem reibungsarm aufgehängten Pendel nur sehr wenig Energie Energie zu zu führen, und die Pendelbewegung schaukelt sich auf, bis die Reibung der zugeführten Energie entspricht. Der Aufwand ist minimal. Ein Spielzeug - Getriebemotor und ein kleines Gwicht reicht. Da die Kopplung durch Gewichtsverlagerung erfolgt, braucht es keine Hebelmechanik. Manchmal blockiert anscheinend das komplizierte Denken den Zugang zu einfachen und effizienten Lösungen.
Pendler schrieb: > Mit einem kleinen Getriebemotor drehst du ein Exzentergewicht in der > Kugel um eine waagrechte Achse, die senkrecht zur gewünschten > Schwingungsebene desPendels steht. Die Rotationsgeschwindigkeit muss der > Resonanzfrequenz desPendels entsprechen. Das ist natürlich die genialste, effizienteste und mechanisch einfachste Lösung, die sogar ohne anschubsten von selbst starten kann. Aber das Pendel vom TO kann nur zur einen Seite hin schwingen. Vom unteren Totpunkt aus gesehen immer nur (zum Beispiel nach Rechts) auslenken. Eine Auslenkung zur linken Seite wird von der Wand leider verhindert! Dadurch ist die Konstruktion mehr als einfach nur Murks, Kappes und Kokolores!
Jürgen von der Müllkippe schrieb: > Aber das Pendel vom TO kann nur zur einen Seite hin schwingen. Vom > unteren Totpunkt aus gesehen immer nur (zum Beispiel nach Rechts) > auslenken. Eine Auslenkung zur linken Seite wird von der Wand leider > verhindert! Dadurch ist die Konstruktion mehr als einfach nur Murks, > Kappes und Kokolores! Das hast du falsch verstanden, das Pendel kann parallel zur Wand in beide Richtungen schwingen. Es darf nur nicht in Rotation, also Bewegung zur Wand hin, versetzt werden.
wolke schrieb: > Es darf nur nicht in Rotation, also Bewegung > zur Wand hin, versetzt werden. Eine gewisse Rotation lässt sich nicht vermeiden, weil die Erde sich dreht (Foucaultsches Pende). D.h. man muss aktiv dafür sorgen dass nicht in die Richtung schwingt, etwa mit 2 Seilen zur Aufhängung. Das würde sich auch zur Stromversorgung anbieten.
Beitrag #6094621 wurde von einem Moderator gelöscht.
Getriebemotor dient als Sensor und Antrieb (Mikrocontroller, 'PWM'): https://hyperglitch.com/articles/klaatno
Pendler schrieb: > Anscheinend hast du mein Posting oben nicht gelesen, oder den Inhalt > nicht verstanden. Im zweiten Absatz steht die einfachste Lösung für > deine Aufgabenstellung. Also gut, nun noch genauer: > > Mit einem kleinen Getriebemotor drehst du ein Exzentergewicht in der > Kugel um eine waagrechte Achse, die senkrecht zur gewünschten > Schwingungsebene desPendels steht. Die Rotationsgeschwindigkeit muss der > Resonanzfrequenz desPendels entsprechen. Dann brauchst du bei einem > reibungsarm aufgehängten Pendel nur sehr wenig Energie Energie zu zu > führen, und die Pendelbewegung schaukelt sich auf, bis die Reibung der > zugeführten Energie entspricht. Der Aufwand ist minimal. > > Ein Spielzeug - Getriebemotor und ein kleines Gwicht reicht. Da die > Kopplung durch Gewichtsverlagerung erfolgt, braucht es keine > Hebelmechanik. Manchmal blockiert anscheinend das komplizierte Denken > den Zugang zu einfachen und effizienten Lösungen. Guten Morgen Pendler Vielen Dank für deinen zweiten Erklärungsversuch. Schön, dass die Physik so einfach ist. So bestechend einfach, dass ich gewillt bin, mein Seil gegen eine Stange einzutauschen, welche oben an einer Achse befestigt ist. Damit kann sich das Pendel nicht mehr verdrehen. Nur noch mal zum Verständnis: Bei einer Seillänge von 2 Metern, beträgt die Eigenfrequenz nach
2,2 Hz. Jetzt lasse ich sich einen Motor mit einer Unwucht an der Achse mit einer Drehzahl von 133 U/Min in der Mitte der Kugel drehen und das Pendel fängt an zu schwingen. Annahme: Eigenfrequnz = Resonanzfrequenz (Also alles ohne Dämpfung)
Nach meiner Berechnung beträgt die Periodendauer 13.8 Sekunden. Das entspricht einer Frequenz von 0,07 Hz. Der Motor müsste demnach mit einer Drehzahl von 4,35 1/min rotieren. Pfiffiger ist aber eine Drehzahl von 8,7 1/min, weil man dadurch erreichen kann, dass die Kurbelwange beim durchlaufen der Nulllinie (Punkt der max. Geschwindigkeit) immer oben steht, egal aus welcher Richtung gerade das Pendel kommt. Denn dadurch liegt der Pendelschwerpunkt an dieser Stelle weiter oben und das Pendel beschleunigt zusätzlich. Wenn man darauf nicht achtet und die Kurbelwange unten steht, würde das dem kostbaren Schwung entgegen wirken!
Jürgen von der Müllkippe schrieb: > Periodendauer != Pendler schrieb: > Resonanzfrequenz Stehe mit meinem Wissen aber zwischen den Stühlen. Der Bauch sagt aber, dass 4 bzw 8 Umdrehungen in der Minute nicht viel ausrichten werden.
Kolja L. schrieb: > beträgt die Eigenfrequenz nach > ωo=gl−−√\omega_{ o } = \sqrt{ \frac{ g }{ l } } > 2,2 Hz. Eigenkreisfrequenz!
Hallo Kolja, deine Zahl, 2.2 stimmt schon, dividiere sie durch 2*pi und du hast die Frequenz in Hertz. Das sind rund 0.35 Hz was ca 2.8 s Periodendauer entspricht. Übrigens, solche Ergebnisse kann man sehr schnell experimentell prüfen, vorausgesetzt, man steht kurz vom Computer auf. Mein Schlüsselbund an geschätzten 2 m Nähgarn zeigte rund 2.9 s Schwingungsdauer. Das ist für ein Objekt im Wohnraum - nun ja - etwas hektisch. Mit einem Stangenpendel, das ein Gegengewicht oberhalb des Drehpunktes mit bewegt, wird die Sache schon gemütlicher.
pendler schrieb: > Mein Schlüsselbund an geschätzten 2 m Nähgarn zeigte rund 2.9 s > Schwingungsdauer. Danke für den Praxistest :-) pendler schrieb: > Das ist für ein Objekt im Wohnraum - nun ja - etwas hektisch. Mit einem > Stangenpendel, das ein Gegengewicht oberhalb des Drehpunktes mit bewegt, > wird die Sache schon gemütlicher. Die Installation soll auf einem Festival stehen, aber erst im Sommer. Bis dahin kann ich noch viel testen. Wenn ich das obige Gegengewicht in der Höhe verstellen kann, könnte man die Periodendauer beinflussen ;-)
Neue Idee: Wie die Steuerung von Sateliten mit einem Reaktionsrad. Vorteile: Periodendauer einstellbar und Rotation möglich. Nachteil: Bei gegebenen Durchmesser von 30cm der Kugel muss das eine sich sehr schnell drehende Masse werden. r² hilft: https://www.youtube.com/watch?v=8XtKiGPuaMA
Um kurz mal zum ursprünglichen Thema zurück zu gehen. Kolja L. schrieb: > Wenn ich das obige Gegengewicht in der Höhe verstellen kann, könnte man > die Periodendauer beinflussen ;-) Wenn du im Unterschied von der zuerst skizzierten Aufgabenstellung ein Stangen Pendel hast, dann eröffnen sich ja wieder andere interessante Möglichkeiten. Du kannst an der Welle oder beim Gegengewicht einen klassischen Pendelantrieb mit einer Magnetspule einsetzen. Dieser hat bekanntlich den Vorteil, dass er ebenfalls selbstanlaufend aber in einem sehr weiten Bereich selbstsynchronisierend ist, minimalen Bauteilaufwand erfordert und noch dazu - wegen der Resonanz - auch mit minimaler Energiezufuhr auskommt. Die Welle bietet auch die Möglichkeit, den Antrieb abgesetzt und verdeckt zu montieren. Kolja L. schrieb: > Bis dahin kann ich noch viel testen. Am Besten bewährt sich da ein frühzeitiges Testen. So zeigen sich die noch offenen Detailfragen rechtzeitig.
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