Wirf einen Magneten vorsichtig so, dass er an der Kugel haftet! Versuche durch vorsichtiges rhythmisches Ziehen und Nachgeben am Faden, die Kugel in Schwingungen zu versetzen!
WORUM GEHT ES?
Bei diesem Exponat versucht der Besucher, eine große, schwere Eisenkugel mit kleinen Magneten, die an Schnüren befestigt sind, in Bewegung zu versetzen.
Die Eisenkugel hängt als Pendel an einem Stahlseil in einem großen Metallgestell. Um das Pendel steht ein Geländer, an dem an zwei gegenüberliegenden Stellen kleine Magnete an Schnüren befestigt sind. Der Besucher wirft einen Magnet an die Kugel, so dass er dort haftet, und zieht an der Schur. Dabei darf er nur mit einer kleinen Kraft und im richtigen Moment ziehen, da sich sonst der Magnet wieder löst. Arbeitet der Besucher mit Geduld und im richtigen Rhythmus, gelingt es ihm, die Kugel in große Schwingung zu versetzen.
WESHALB IST DAS SO?
Zieht der Besucher zum ersten mal am Faden, kann er mit einer Kraft, die kleiner als die Haftkraft des Magneten ist, die Kugel ein kaum wahrnehmbares Stückchen auf sich zuziehen. Hält er den Faden dann locker, schwingt die Kugel zunächst in die Ruhelage zurück, dann darüber hinaus und anschließend wieder auf den Besucher zu. Zieht er dann zum zweiten Mal vorsichtig am Faden, bewegt sich die Kugel ein Stückchen weiter auf ihm zu. So lassen sich nach und nach kleine Energieportionen auf das Pendel übertragen, so dass es am Ende weit ausschwingt. Allerdings muss dabei auch der Rhythmus stimmen, denn die Energiezufuhr muss in der Schwingungsfrequenz (Eigenfrequenz) des Pendels erfolgen. Durch den Einsatz von zwei oder mehr Magneten können mehrere Besucher gleichzeitig kleine Energieportionen übertragen, was zu einem schnelleren Aufschaukeln führt.
Verallgemeinernd lässt sich sagen: Immer wenn einem schwingungsfähigen System im Rhythmus der Eigenfrequenz kleine Energieportionen zugeführt werden, kann es zum Mitschwingen mit immer größeren Schwingungsweiten gezwungen werden. Dieses Phänomen wird Resonanz genannt.
Alltagsbezug
Bei Musikinstrumenten wird der Resonanzkasten bzw. die darin befindliche Luft zum Mitschwingen angeregt und zwar bei allen Tonhöhen möglichst gleich, wodurch der Klang lauter wird.
Wird das Mitschwingen durch Resonanz zu stark,kommt es zu Resonanzkatastrophe: Das beim hohen, lauten Ton der Sängerin mitschwingende Sektglas zerspringt, die Lautsprechermembran im falsch angepassten Gehäuse zerreißt. Langsam laufende Maschinen können den Boden, auf dem sie stehen, bis zur Zerstörung aufschaukeln. Sogar der Wind ist in der Lage eine stählerne Hängebrücke durch Resonanz in immer größere Schwingungen zu versetzen, bis sie einstürzt – so geschehen 1940 bei Tacoma, Washington, USA.