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Chaospendel

Physik

Basiswissen


Als Chaospendel bezeichnet man ein Pendel, dessen lanfristiges Verhalten praktisch nicht vorhergesagt werden kann, da kleinste Änderungen an den Startbedingungen zu sehr großen Änderung im langfristigen Verhalten führen. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Ausführungen.

Magnetische Pendel als Chaospendel


Als magnetisch bezeichnet man ein Pendel, wenn seine Bewegung unter anderem oder ausschließlich[1] von magnetischen oder elektrodynamischen Kräften beeinflusst wird. Lässt man ein einfaches Fadenpendel[2] mit einem Metallgewicht am unteren Ende über zwei am Boden befestigten Magneten pendeln, so entsteht daraus ein klassisches Chaospendel.



Es ist praktisch unmöglich vorherzusagen, über welchem Magneten das Pendel letztendlich zur Ruhe kommt, wenn man das Pendel von einer Position nicht in direkter Nähe zu einem der Magnete starten lässt.

Tatsächlich gibt es mathematische Gleichungen, mit denen man für jeden exakt festgelegten Startpunkt genau berechnen kann, über welchem Magneten das Pendel am Ende zur Ruhe kommt. Diese Berechnung gilt aber nur für idealisierte sogenannte mathematische Pendel. Bei solchen Pendeln ist etwa die gesamte Masse in einem mathematischen Punkt vereinigt und man kann auch die Startposition exakt angeben. Beide Voraussetzungen sind in der Wirklichkeit aber nicht gegeben. Bei diesem Chaospendel kann zwischen zwei infinitesimal nahen Startpunkten ein langfristig völlig unterschiedliches Verhalten liegen[3]. Rein rechnerisch kann dann schon die Unschärfe der Position im Sinne der Heisenbergschen Unschärferelation den Ausgang beeinflussen. Damit kann die Startposition des Pendels aber auch nicht beliebig genau bestimmt werden. Siehe auch Chaostheorie ↗

Gekoppelte Pendel als Chaosopendel


Weitere Varianten von Chaospendeln nutzen die Kopplung[4] von zwei[5][6] oder mehr[7] Pendeln. Die Kopplung kann auf sehr verschiedene Weisen hergestellt werden, etwa durch eine Verbindung mit Federn oder durch die Montage von einem Pendel an einem anderen[8].

Fußnoten