Beobachte längere Zeit das schwingende Pendel! Kannst du voraussagen, in welche Richtung die Teile des Pendels schwingen werden?
WORUM GEHT ES?
Das Rott’sche Pendel besteht aus einem großen T-förmigen Pendelkörper, das an den waagerechten Enden seiner Schenkel zwei weitere kleine Pendel trägt. Das Pendel wird von Hand in Drehung versetzt. Es vollführt dann ungewöhnliche, abrupte und sehr unterschiedliche Bewegungen, die man nicht mehr vorherzusehen vermag. Wer Geduld hat und die Bewegung länger beobachtet, stellt fest, dass sich zum Schluss wieder eine regelmäßiger erscheinende Schwingung einstellt.
WESHALB IST DAS SO?
Versetzt man diese mehrteilige Gebilde in Rotation, beschreiben seine Bauteile Bahnen, die man nicht mehr vorhersagen kann. Man spricht von sogenanntem chaotischen Verhalten. Chaotisch bedeutet im physikalischen Sinn „über einen längeren Zeitraum nicht mehr vorhersagbar“ und hat nichts mit umgangssprachlichen Bedeutungen wie unordentlich oder zufällig zu tun. Denn die betreffenden Vorgänge laufen durchaus nach festen Regeln ab. Nur sind die Abläufe stark von den wechselhaften, ständig neuen und langfristig nicht vorhersehbaren Bedingungen abhängig. Dabei nehmen zahlreiche zusätzliche Aspekte wie Erschütterungen oder einfach nur Temperaturänderungen Einfluss auf die Bewegungen.
Beim Rottschen Pendel wird während der laufenden Bewegungen zwischen den gekoppelten Pendelelementen ständig Energie ausgetauscht. Dabei überträgt das große T-Pendel seine kinetische Energie teilweise auf die kleineren, die aufgrund ihrer geringeren Masse sehr große Drehgeschwindigkeiten erreichen. Durch diese Drehbewegungen der kleinen Teile greifen wiederum viele wechselnde Drehmomente am großen „T“ an, die eine unregelmäßige Bewegung verursachen. Ein Beobachter ist nicht mehr in der Lage vorherzusagen, welche Bewegungen sich als nächste anschließen. Einzig und allein sicher ist, dass das Pendel irgendwann aufgrund von Energieverlusten durch Reibung in seine Ruhelage zurückkehrt.
Alltagsbezug
Chaotische Vorgänge findet man häufig auch im täglichen Leben: Staus, die unvorhersehbar auf Autobahnen entstehen, oder die Entwicklung des Wetters. Zwar sind wir heute Dank schneller Computer und guter Rechenmodelle in der Lage, das Wetter für einige Tage vorherzusagen. Trotzdem können sich bei kleinen Veränderungen der Voraussetzungen diese Prognosen schnell ändern, sodass das Wetter immer wieder für Überraschungen sorgt.