تؤثر على البندول ذلك الجهاز البسيط المصمم ليتأرجح ذهابًا وإيابًا مجموعة متنوعة من القوى المختلفة، ومن خلال شغفي في مجال الفيزياء واطلاعي على العديد من المقالات في هذا المجال، سأقدم لك عزيزي السائل إجابة وافية حول القوى المؤثرة على نوعي البندول؛ البسيط، والمركب.
البندول البسيط
البندول البسيط والذي يُطلق عليه أيضًا اسم الرقاص البسيط بالحركة التوافقية البسيطة، إذ يوصف هذا النوع من الحركة بأنه يكرر نفسه مرارًا وتكرارًا خلال وقت ثابت، وفيما يلي سأوضح لك جميع القوى المؤثرة على البندول البسيط خلال وضعي الاتزان، والحركة:
- القوى المؤثرة على البندول في وضع الاتزان: خلال هذا الوضع يكون البندول ساكنًا ويقع تحت تأثير قوتين رئيسيتين متساويتين في المقدار ومتعاكستين بالاتجاه (بإهمال قوة الاحتكاك بين الثقل والخيط)، ألا وهما:
- قوة الشد باتجاه نقطة التعليق لأعلى.
- قوة الجاذبية (وزن الثقل) لأسفل.
- القوى المؤثرة على البندول في وضع الحركة: يبدأ هذا الوضع عند تجربة البندول وإزاحة ثقله بزاوية بسيطة، عندها سيتساوى جيب الزاوية بجيب تمامها، لذا عند تحرير البندول ستتحلل قوة وزنه إلى مركّبتين؛ عمودية وأخرى أفقية، عندها تتساوى المركّبة العمودية مع قوة الشد وتعاكسها بالاتجاه، وبذلك تسبب المركّبة الأفقية حركة تلقائية للثقل، فيكتسب طاقة حركية خلال تأرجحه تؤدي إلى تحركه إلى الجانب الآخر ومن ثم العودة إلى وضع اتزانه، عندها سيكتسب تلك الطاقة الحركية مجددًا، لينتج عنها تأرجح الثقل ضمن حركة توافقية مستمرة، أي أنه سيستمر بالتأرجح ما لم تؤثر عليه قوة خارجية أخرى.
البندول المركّب
لا بد أن تعلم عزيزي السائل أن البندول المركّب يختلف عن البسيط بأن المسافة بين مركز الثقل المعلق به ومحور تعليقه مماثلة لأبعاد الثقل، على عكس البندول البسيط الذي تكون أبعاد ثقله أقل من تلك المسافة، كما أن المركب يتأرجح في ثلاثة أبعاد في حين أن البسيط يتأرجح في بُعدين فقط، وفيما يلي سأذكر لك جميع القوى المؤثرة على البندول المركّب:
- قوة الشد باتجاه نقطة التعليق.
- قوة الجاذبية (وزن الثقل).
- عزم القصور الذاتي للثقل حول نقطة التعليق؛ وهو القوة الناتجة عن دوران الجسم المعلق وحركته لمسافة معينة عن مركز الدوران.
382 مشاهدة
