Kugelstoßpendel Newtons Cradle, 15 cm

Lenkt man beim Kugelstoßpendel eine der Kugeln aus und lässt sie gegen die anderen schlagen, so geschieht etwas Unerwartetes: Die Kugel kommt zum Stillstand. Dafür fliegt eine Kugel auf der gegenüberliegenden Seite des Kugelstoßpendels weg. Wiederholt man diesen Vorgang mit zwei Kugeln, so fliegen auch zwei Kugeln weg.

Dies funktioniert selbst dann, wenn man vier der fünf Kugeln  des Kugelstoßpendels auslenkt. Auch in diesem Fall, schleudern auf der gegenüberliegenden Seite vier Kugeln weg, während eine einzelne ruhig hängen bleibt.

Das Besondere am Kugelstoßpendel ist also nicht, dass es besonders lange schwingt, wie viele Menschen irrtümlich glauben. Warum dies nicht zutrifft, ist leicht zu verstehen, wenn man das Folgende bedenkt: Die Schwingungsdauer eines Pendels hängt wesentlich von der Pendellänge ab - je länger der Faden, desto länger hält die Bewegung an. Beim Kugelstoßpendel ist die Pendellänge im Verhältnis aber eher kurz und ein langes Schwingen daher nicht zu erwarten.

Es gibt zahlreiche Spielarten für das Kugelstoßpendel. Man kann zum Beispiel auf beiden Seiten gleichzeitig Kugeln auslenken und beobachten, was passiert. Das Kugelstoßpendel ist auch unter dem Namen Newton Pendel, Newton's Cradle oder Newtons Wiege bekannt. Erfunden hat es jedoch der französische Geistliche und Physiker Edme Mariotte. Er lebte im 17. Jahrhundert.

Physikalisch betrachtet handelt es sich beim Zusammenprall der Kugeln um einen elastischen Stoß, bei dem der Impuls und die Bewegungsenergie erhalten bleibt. Unter Impuls versteht man das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Körpers. Je größer die Masse und/oder die Geschwindigkeit, desto größer der Impuls.

Die erste Kugel überträgt nun ihren Stoßimpuls auf die zweite und kommt zur Ruhe. Von der zweiten Kugel wandert der Impuls zur dritten, zur vierten und bis zur letzten Kugel. Diese kann den Impuls nicht mehr weitergeben und fliegt weg. Die Energie bleibt (fast) erhalten, weil die Reibung vernachlässigt werden kann, ebenso wie der Drehimpuls.

Liebe Kunden, wir möchten darauf hinweisen, dass diese Pendel aufgrund ihrer Größe nur eine kurze Schwingungsdauer haben und die Kugeln nach kurzer Zeit gemeinsam schwingen. Dies liegt allein an den Abmessungen und nicht an der Qualität oder der Verarbeitung. Der beschriebene Effekt ist aber dennoch gut zu beobachten.

Hier geht es zu einer Übersicht all unserer Newton-Pendel.