Newton-Pendel selber bauen – so geht’s
Kugeln hängen in einem Rahmen, schwingen gleichmäßig hin und her und erzeugen ein leises Klick-Klack-Geräusch, wenn sie aufeinandertreffen und sich gegenseitig anstoßen: Das Newton-Pendel ist nicht nur eine schöne Deko und kann beruhigend wirken. Vielmehr macht es Physik greifbar und ist damit auch noch lehrreich. Und das Beste ist, dass sich ein Newton-Pendel mit einfachen Mitteln selbst anfertigen lässt.
Wir erklären, wie!:
Was ist ein Newton-Pendel?
Das Newton-Pendel wird auch Kugelpendel, Newton-Wiege oder Kugelstoßpendel genannt. Es besteht aus einem Rahmen, in dem identische Kugeln angeordnet sind. Die Kugeln hängen in einer Reihe nebeneinander und sind jeweils mit zwei gleichlangen Fäden am Rahmen befestigt.
So bildet jede Kugel ein Pendel und bei allen Pendeln sind die Masse, die Länge und der vorgegebene Bewegungsweg gleich. Die Abstände zwischen den Punkten, an denen die Kugeln aufgehängt sind, entsprechen dem Durchmesser der Kugeln. Dadurch hängen die Kugeln im ruhigen Zustand senkrecht nach unten und berühren sich gerade so.
Wenn nun eine der äußeren Kugeln zur Seite weggezogen wird und wieder auf die Kugelreihe prallt, wird die Kugel auf der gegenüberliegenden Außenseite angestoßen. Die Kugeln in der Mitte hingegen bewegen sich nicht. Pendelt die äußere Kugel zurück und trifft auf die Kugelreihe, stößt sie wieder die äußere Kugel auf der anderen Seite an. Damit schwingt das System.
Interessant ist, was passiert, wenn zwei oder mehr Kugeln in Bewegung gesetzt werden. In diesem Fall werden auf der Gegenseite nämlich genau so viele Kugeln abgestoßen, wie auf der anderen Seite auf die Reihe geprallt sind.
Das Newton-Pendel basiert auf dem Impulserhalt, die Anordnung geht auf den französischen Physiker Edme Mariotte zurück. Er beschrieb die Vorrichtung erstmals 1673. Ab den 1960er-Jahren wurde das Kugelpendel zu einem beliebten Deko-Objekt und Spielzeug.
Die Materialien für ein Newton-Pendel
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14 Holzspatel oder große Eisstiele, 15 x 1,8 cm groß
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6 gleichgroße Glasmurmeln
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dünne Baumwollschnur
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etwas Knete oder Modelliermasse
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Schere
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Klebeband
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Bastelleim
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Lineal
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Wäscheklammern
Wir befestigen die Schnüre mithilfe von Knete oder Modelliermasse an den Kugeln. Denn die bunte Masse sieht schöner aus. Muss die Masse im Backofen gehärtet werden, ist eine Schnur aus Naturfaser wichtig. Eine Kunststoffschnur könnte nämlich schmelzen.
Wer sich an der Optik nicht stört, kann die Knete oder Modelliermasse aber natürlich auch durch Heißkleber ersetzen und in diesem Fall ebenso eine Schnur aus Kunststofffasern verarbeiten.
Ein Newton-Pendel selber bauen – so geht’s
Für das Newton-Pendel bauen wir zuerst ein Gestell aus den Holzspateln. Anschließend fertigen wir die Pendel an und hängen die Kugeln in den Rahmen. Damit ist die Newton-Wiege auch schon fertig. Aber der Reihe nach!
Schritt 1: zwei Rahmen bauen
Für das Kugelpendel werden zunächst zwei Rahmen gebaut. Jeder Rahmen besteht aus vier Holzspateln.
Für den ersten Rahmen zwei Holzspatel senkrecht hinlegen. Dann zwei weitere Holzspatel nehmen und so waagerecht auflegen, dass die Hölzer ein Quadrat bilden und bündig miteinander abschließen.
Passt alles, die Hölzer an den Ecken mit Bastelleim zusammenkleben. Für eine feste Verbindung die Klebestellen mit Wäscheklammern fixieren.
Den zweiten Rahmen genauso bauen.
Schritt 2: Holzspatel einkerben
Während der Holzleim trocknet, können die vier Hölzer vorbereitet werden, die später die beiden Rahmen zusammenhalten und so das Gestell ergeben werden. Dazu einen Holzspatel nehmen und von beiden Enden aus eine Spatel-Breite, also 1,8 cm, abmessen. Knapp daneben eine zweite Markierung setzen. Wer möchte, kann dafür einen Holzspatel anlegen und so seine Stärke übertragen. Es genügt aber auch, nach Augenmaß vorzugehen.
Nun den Holzspatel an den markierten Stellen etwa 1 cm weit einschneiden. Da das Holz recht weich ist, klappt das mit einer Schere gut. Dann noch das kleine Holzstückchen zwischen den Einschnitten herausbrechen, sofern es sich nicht schon selbst gelöst hat.
Auf diese Weise noch drei weitere Holzspatel mit Kerben versehen.
Schritt 3: das Gestell zusammenstecken
Sind alle Hölzer vorbereitet, kann das Gestell für das Newton-Pendel zusammengesteckt werden. Dafür die beiden Rahmen so nebeneinander aufstellen, dass die waagerechten Hölzer jeweils nach außen zeigen.
Dann zwei der eingeschnittenen Spatel auf die unteren, waagerechten Hölzer der Rahmen stecken. Sie sollten möglichst dicht an den senkrechten Spateln anliegen.
Anschließend die beiden anderen, eingeschnittenen Spatel so von außen auf die senkrechten Hölzer der Rahmen schieben, dass sie direkt unterhalb der oberen waagerechten Rahmenhölzer verlaufen.
Das Gestell für das Kugelpendel sieht damit aus wie ein offener Würfel.
Schritt 4: die Pendel anfertigen
Weiter geht es mit den Pendeln. Dazu sechs Stücke Schnur abschneiden, die jeweils ungefähr 30 cm lang sind. Außerdem aus der Knet- oder Modelliermasse sechs kleine Kügelchen formen.
Dann ein Stück Schnur mittig zusammenlegen, den Mittelpunkt der Schnur auf eine Murmel legen und mit der Knet- oder Modelliermasse fixieren.
Sind alle sechs Murmeln mit Schnüren bestückt, die Masse wie auf der Verpackung angegeben entweder im Backofen aushärten oder an der Luft trocknen lassen.
Schritt 5: die Pendel am Gestell befestigen
Als Nächstes können die Pendel am Gestell befestigt werden. Dazu eine Murmel nehmen, in das Gestell halten, eine Schnur über eine Oberkante des Rahmens und die zweite Schnur über die gegenüberliegende Oberkante hinweg nach außen legen.
Dann die Schnüre bei Bedarf so ziehen oder lockern, dass die Murmel gerade nach unten hängt. Die beiden Schnüre jetzt provisorisch mit Klebeband fixieren.
Das Ganze mit den fünf anderen Murmeln wiederholen. Wichtig ist, dass die Murmeln alle möglichst auf der gleichen Höhe hängen und sich berühren. Je nach genauer die Pendel ausgerichtet sind, desto besser funktioniert die Newton-Wiege. Deshalb bei diesem Schritt ruhig Zeit lassen und sorgfältig arbeiten.
Schritt 6: die Pendel fixieren
Sind alle Pendel ausgerichtet, die zwei verbliebenen Holzspatel außen auf die waagerechten Oberkanten des Gestells leimen. Dadurch erhält das Gestell einen sauberen Abschluss, während die Enden der Schnüre sicher fixiert und gleichzeitig kaschiert sind.
Bis der Leim trocken ist, die Hölzer wieder mit Wäscheklammern zusammenpressen.
Sollten irgendwo Schnüre den Rahmen überragen, können sie zum Schluss mit der Schere weggeschnitten werden. Damit ist das Newton-Pendel fertig!
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