كانت ذات يوم جزءًا من ساعات الحائط

هذا اللغز موجود في بعض الألعاب الشهيرة ، وهي اللعبة السرية التي يفضلها كثير من الناس ، والحل لهذا اللغز هو كلمة البندول ، حيث يكون هذا الشيء عبارة عن جسم حر يتأرجح يسارًا ويمينًا نقطة ثابتة.

ما هو المقصود بالبندول؟

  • البندول هو الجسم الذي يرقص إلى اليمين واليسار من نقاط ثابتة ومحددة عندما يتم سحبه إلى جانب معين ثم تركه حراً. من خلال تأثير الجاذبية عليه ، يتحرك البندول بمعدل ثابت ومنتظم.
  • يتكون شكل البندول من وزن معين مربوط في نهايته بقطعة من الخيط أو السلك المناسب له ، ويتحرك وزن البندول على مسار يعرف باسم قوس البندول ، والفترة الزمنية التي الوزن الذي يأخذ من أجل التحرك على جانبي نقطة الاستقرار يسمى فترة التذبذب.

ساعة البندول وكيفية التحكم بالتوقيت

  • غالبًا ما يتكون بندول الساعة من قضيب ، له وزن ثقيل في أحد طرفيه ، بينما يتم توصيل الطرف الآخر من القضيب بحامل صلب ، ويوجد مسمار تثبيت في نهاية القضيب ، من أجل التحكم رفع وخفض الوزن.
  • إذا كان هناك انخفاض في الوزن المعلق ، فهذا يدل على تأخر توقيت الساعة نتيجة بطء حركة البندول التي حدثت لها بعد انخفاض الوزن ، بينما عند رفع الوزن ، فإن الحركة يصبح البندول سريعًا ، مما يؤدي إلى تقدم توقيت الساعة.
  • من الضروري أن يكون المفصل الذي يتحرك حوله البندول لينًا جدًا وغالبًا ما يكون مصنوعًا من العقيق.
  • المطرقة أو الميزان هي الأداة الرئيسية التي تتحكم في آلية الساعة وتتحكم فيها ، ومهمتها إعطاء البندول زخمًا صغيرًا ومنتظمًا يساعد في استمرار الحركة الخاصة للبندول لليسار واليمين.

تأثير الجاذبية على حركة البندول

  • لا تتغير فترة تذبذب حركة البندول بشكل ملحوظ عندما ينتقل من مكان إلى آخر على سطح الأرض ، وذلك بسبب الاختلاف بين قوة الجاذبية التي تختلف من مكان إلى آخر.
  • يُلاحظ أنه عندما يزداد ارتفاع البندول فوق سطح الأرض ، تزداد فترة التذبذب ، حيث تقل قوة الجاذبية في الأماكن ذات الارتفاع العالي.
  • على سبيل المثال ، البندول البسيط المثبت على سطح البحر ، والذي يبلغ طوله 24.87 سم ، له فترة اهتزاز معينة تبلغ ثانية واحدة ، بينما يبلغ طول البندول أربعة أضعاف هذا الطول.
  • تبلغ فترة اهتزازها ثانيتين ، بينما يبلغ طولها تسعة أضعاف هذا الطول ، وتستمر فترة اهتزازها ثلاث ثوانٍ ، وهكذا.

من هو مخترع البندول؟

  • يعتبر كريستيان هيغنس أول عالم صنع البندول أو ما أسماه بساعة البندول ، وهذا العلم المتفوق طبق مبدأ حركة البندول عام 1657 ، لكن العالم الشهير جاليليو هو من أثبت حركة البندول.
  • ويذكر أيضًا أن هناك عالمًا مصريًا لامعًا سبق العالم الشهير جاليليو في اختراع البندول البسيط بمئات السنين.

أهم تطبيقات حركة البندول التوافقي البسيط

  • يتكون البندول البسيط من خيط رفيع يتم في نهايته تثبيت جسم كتلته m ويكون تحت تأثير التسارع الأرضي g. تؤثر قوتان على البندول عند نقطة السكون ، وهما قوة الشد الناتجة عن سحب الخيط بقوة ، وقوة المكرر التي تعيد الجسم إلى موضعه الأصلي.
  • عندما يتم تطبيق قانون هوك ، الذي ينص على أن القوة المؤثرة على أي زنبرك تتناسب مع امتداد أو توتر ذلك الزنبرك (الجسم المعلق بالنسبة للبندول).
  • من نقطة تساوي الطول (نقطة استراحة البندول) ، يمكننا معرفة جميع قيم التردد والوقت الدوري للبندول.

أهم الملاحظات حول استخدام البندول البسيط

  • هناك بعض الملاحظات التي يجب أن تعرفها عند استخدام البندول وهي:
  • عندما تكون الزاوية التي يصنعها البندول صغيرة ، لا يعتمد الوقت والتردد الدوري لهذا البندول البسيط على كتلة الجسم المترهل أو على اتساع التذبذب.
  • إن الخيط وتسارع الجاذبية وحدهما هما العاملان الأساسيان اللذان يعتمد عليهما كل من الوقت وتكرار البندول.
  • من المهم أن تتذكر الافتراضات المتعلقة بالزاوية التي تكون صغيرة في حل مشاكل البندول.
  • عندما يكون الجسم المعلق ثابتًا عند نقطة السكون ، تكون الزاوية صفرًا.

قديما كان البندول جزءا من ساعات الحائط في بيت الجد والجدة ، حيث تميز بشكله الفخم والمميز الذي يضفي على المكان البهجة بصوته المرعب والهادئ.