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Foucaultsches Pendel (3D)

Über diese App

Der Beweis der Erddrehung: Das Pendel behält seine Schwingebene im Raum bei, die Erde dreht sich darunter weg. Breitengrad und Zeitraffer regelbar (15°/h · sin φ), ein Stäbchen-Ring und die nachgezogene Rosette machen die Drehung sichtbar.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Wie ein Pendel die Erddrehung beweist

Léon Foucault zeigte 1851, dass sich die Erde dreht, ohne zum Himmel zu blicken. Ein lang aufgehängtes, einmal angestoßenes Pendel behält seine Schwingebene im Inertialraum bei. Die Erde dreht sich darunter weg, deshalb scheint sich die Ebene relativ zum Boden langsam zu drehen. Die Drehrate beträgt etwa 15° pro Stunde mal sin φ, wobei φ der Breitengrad ist. Am Pol dreht sich die Ebene in einem Sterntag einmal ganz herum, am Äquator gar nicht.

Was die App zeigt

Ein langes Pendel hängt an einem Stativ, am Boden steht ein Ring aus 48 Stäbchen. Eine leuchtende Linie zeigt die Projektion der Schwingebene, der Pendelkörper zieht eine Spur, die mit der Zeit eine Rosette bildet. Nacheinander stößt das Pendel die Stäbchen um, über die seine Ebene gerade streicht. Die Anzeige nennt Drehrate, Umlaufzeit und den schon gedrehten Winkel. Auf der Nordhalbkugel dreht sich die Ebene von oben gesehen im Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel dagegen.

Was du ausprobieren kannst

Stelle den Breitengrad zwischen −90° und +90° ein und beschleunige die Zeit um das 60- bis 6000-Fache. Am Pol kippen die Stäbchen am schnellsten, am Äquator bleibt die Ebene stehen. Auf der Südhalbkugel kehrt sich der Drehsinn um. Aus der Aufsicht wird die Rosette gut sichtbar. Mit „Stäbchen aufstellen“ setzt du Ring, Spur und Zähler zurück.

Häufige Fragen

Warum dreht sich die Schwingebene eines Foucaultschen Pendels?
Die Schwingebene bleibt gegenüber dem Fixsternhimmel fest, weil keine Kraft sie seitlich verdreht. Die Erde mit dem Beobachter dreht sich unter dem Pendel weg. Im mitrotierenden Bezugssystem der Erde beschreibt man das mit der Corioliskraft, die das Pendel bei jeder Schwingung ein wenig seitlich ablenkt.
Wie lange braucht ein Foucault-Pendel für eine volle Drehung?
Die Umlaufzeit ist ein Sterntag (rund 23,93 Stunden) geteilt durch sin φ. Am Pol sind das etwa 24 Stunden, auf 48° nördlicher Breite (etwa München) gut 32 Stunden bei rund 11° pro Stunde. Je näher am Äquator, desto länger dauert es; am Äquator selbst dreht sich die Ebene nicht.
Warum funktioniert das Foucault-Pendel am Äquator nicht?
Am Äquator steht die Erdachse waagerecht zur Pendelaufhängung. Die Erddrehung hat dort keinen Anteil um die senkrechte Achse, der die Schwingebene gegenüber dem Boden verdrehen könnte. Der Faktor sin φ ist bei φ = 0° null, die Drehrate also ebenfalls.
Was kann ich in dieser App ausprobieren?
Du stellst Breitengrad und Zeitraffer ein, beobachtest, wie das Pendel nacheinander die Stäbchen im Ring umkippt, und siehst die Rosettenspur entstehen. Drehrate, Umlaufzeit und gedrehter Winkel werden laufend angezeigt; per Knopf stellst du die Stäbchen wieder auf.

Fach: Physik-Experimente (Deutsches Museum)

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