Jan 28

Projekt Otto-Uhr

Partner gesucht!

Dieses Projekt der Astronomischen Gesellschaft Magdeburg ist zurzeit nur eine Idee, die Partner sucht. Wichtige Partner wären die Stadt Magdeburg, die Otto-von-Guericke-Gesellschaft , die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und nicht zuletzt die Evangelische Kirche Mitteldeutschlands. Ebenso sind Sponsoren gesucht, die das Projekt gern unterstüzen möchten. Das Projekt beruht auf der Idee, dass es möglich ist, mittels einer Pendeluhr den Erdradius und die Erdmasse zu bestimmen. Es ist das Ziel, Menschen für die Wissenschaftsgeschichte der Stadt Magdeburg, für die Astronomie und Physik durch ein spektakuläres Experiment zu begeistern. Der Werbeträger ist ein Nachbau der Pendeluhr des Wissenschaftlers und Bürgermeisters der Stadt Magdeburg, Otto von Guericke. Durch zwei überwachte Zeitmessungen, einmal am Boden des Doms und einmal auf einem der Türme, kann aus der Differenz der Anzahl der Pendelschläge auf den Erdradius und auf die Erdmasse geschlossen werden. Unseres Wissens ist ein solches Experiment noch nie durchgeführt worden. Das Experiment ist technisch aufwendig und sehr anspruchsvoll, weil es um Präzisionsmessungen geht, denn die gemessene Differenz ist winzig und erfordert eine Messdauer von mindestens einem Monat. Viele technische Einzelfragen sind dabei noch zu klären. Die folgenden Artikel erklären die physikalische Grundlage, den Versuchsaufbau und prüfen die physikalische Machbarkeit. Durch regelmäßige Berichterstättung der in der Presse während des Experimentes könnten die Einwohner der Stadt Magdeburg mitfiebern, ob schon eine Differenz beobachtbar ist – das wären 2 Monate Spannung.


Bild: Otto-von-Guericke-Uhr im Kulturhistorischen Museum Magdebug, Autor: Klaus Retzlaff

Pendeluhr und Gravitation

Einerseits ist eine Pendeluhr ein simples Instrument zur Zeitmessung, auf der anderen Seite ist sie auch ein Gravimeter. Es wird nicht nur gezeigt, was fundamentale physikalische Prinzipien in der Pendeluhr für eine Rolle spielen, sondern, wie es gelingt, mittels einer Pendeluhr die Masse der Erde, die Fallbeschleunigung und schließlich sogar den Erdradius und damit die Mittlere Dichte der Erde zu messen.

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Projekt Otto-Uhr – Machbarkeitsstudie

Die Untersuchung über die Machbarkeit beschränkt sich auf die Abschätzung des physikalisch zu erwartenden Effektes und die Fehlerabschätzung, nicht aber auf technische, organisatorische oder finanzielle Fragen. Für die Beschleunigungsdifferenz ergibt sich ein Effekt von , der Einfluss der Dommasse von 2% auf die Fallbeschleunigung kann vernachlässigt werden. Die Schwingungsdauer liegt bei . Der gemittelte durchschnittliche Gangunterschied beträgt und bewirkt, dass die Uhr am Fuße des Magdeburger Doms innerhalb eines Monats 39 Takte öfter schlägt als die Uhr in der Höhe. Damit ist prinzipiell ein Effekt sichtbar, wobei die Messgenauigkeit ein Halbtakt ist, da das Pendel den Lichtweg während eines Taktes zweimal unterbricht.

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Projekt Otto-Uhr – Fehlerrechnung

Mittels der Uhr Otto von Guerickes wird der Erdradius, die Erdmasse und die mittlere
Dichte der Erde ermittelt. In einem evakuierten Behälter wird die vom Magdeburger
Uhrmachermeister, Herrn Joachim Hoppe, rekonstruierte und funktionsfähige Otto-von-Guericke-Uhr
platziert. Mittels einer Laserlichtschranke wird über einen Zeitraum von einem Monat der Takt der
Uhr am Fuße des Magdeburger Doms gemessen und die Gesamtdauer für eine vorgegebene
Taktanzahl ermittelt. Eine zweite Messung erfolgt analog an der höchst möglichen Stelle des Doms.
Die Temperatur wird in beiden Experimenten konstant gehalten, um thermische Einflüsse auf die
Pendellänge auszuschalten. Nach Bekanntgabe der Ergebnisse, die zeigen sollen, was mit Ottos Uhr
möglich ist, wird die Uhr offiziell an die Otto-von-Guericke-Gesellschaft übergeben. Alternativ ist es
aber auch möglich, zuerst die Übergabe durchzuführen und dann, ebenfalls öffentlichkeitswirksam,
das Experiment durchzuführen.

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