البندول الفيزيائي
مقدمة
البندول الفيزيائي هو جسم صلب يتأرجح بحرية حول نقطة ثابتة تحت تأثير الجاذبية. وتُستخدم البنادل الفيزيائية لقياس الوقت، وذلك لأن فترة التأرجح للبندول تعتمد على طوله وكتلته. وقد استُخدمت البنادل الفيزيائية لأول مرة في القرن السابع عشر لقياس الوقت في الساعات، ولا تزال تُستخدم حتى اليوم في بعض الساعات الرخيصة.
خصائص البندول الفيزيائي
يتأرجح البندول الفيزيائي حول نقطة ثابتة تسمى نقطة التعليق.
يُقاس طول البندول الفيزيائي من نقطة التعليق إلى مركز كتلة الجسم المتأرجح.
كتلة البندول الفيزيائي هي كتلة الجسم المتأرجح.
فترة تأرجح البندول الفيزيائي هي الوقت الذي يستغرقه البندول لإكمال دورة واحدة كاملة.
معادلة البندول الفيزيائي
يمكن حساب فترة تأرجح البندول الفيزيائي باستخدام المعادلة التالية:
“`
T = 2π√(L/g)
“`
حيث:
T هي فترة تأرجح البندول بالثواني.
L هو طول البندول بالمتر.
g هي عجلة الجاذبية الأرضية بالمتر/ثانية².
تطبيقات البندول الفيزيائي
تُستخدم البنادل الفيزيائية لقياس الوقت.
تُستخدم البنادل الفيزيائية في بعض الساعات الرخيصة.
تُستخدم البنادل الفيزيائية في بعض الأدوات العلمية، مثل مقياس التسارع.
أنواع البندول الفيزيائي
هناك نوعان رئيسيان من البنادل الفيزيائية:
البندول البسيط: يتكون البندول البسيط من كتلة صغيرة معلقة بخيط رفيع.
البندول المركب: يتكون البندول المركب من جسم صلب يتأرجح حول نقطة ثابتة.
حركة البندول الفيزيائي
يتأرجح البندول الفيزيائي حول نقطة ثابتة تسمى نقطة التعليق. وتُسمى الحركة التي يقوم بها البندول بحركة التذبذب. وتتكون حركة التذبذب من مرحلتين:
المرحلة الأولى: يتحرك البندول من نقطة التعليق إلى أقصى نقطة في اتجاه واحد.
المرحلة الثانية: يتحرك البندول من أقصى نقطة في اتجاه واحد إلى نقطة التعليق ثم إلى أقصى نقطة في الاتجاه الآخر.
طاقة البندول الفيزيائي
يمتلك البندول الفيزيائي طاقة حركية وطاقة كامنة. وتتغير الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للبندول أثناء تأرجحه. فعندما يتحرك البندول من نقطة التعليق إلى أقصى نقطة في اتجاه واحد، تزداد طاقته الحركية وتنقص طاقته الكامنة. وعندما يتحرك البندول من أقصى نقطة في اتجاه واحد إلى نقطة التعليق، تزداد طاقته الكامنة وتنقص طاقته الحركية.
الخلاصة
البندول الفيزيائي هو أداة بسيطة ولكنها قوية تُستخدم لقياس الوقت. وقد استُخدمت البنادل الفيزيائية لأول مرة في القرن السابع عشر لقياس الوقت في الساعات، ولا تزال تُستخدم حتى اليوم في بعض الساعات الرخيصة. وتُستخدم البنادل الفيزيائية أيضًا في بعض الأدوات العلمية، مثل مقياس التسارع.