خطوات الاستخدام
الخطوة 1: أدخل طول البندول (L) بوحدة المتر. هذا الطول يمثل المسافة من نقطة التعليق إلى مركز كتلة الثقل. كلما زاد الطول، زاد الزمن الدوري بشكل يتناسب طردياً مع الجذر التربيعي للطول، كما يوضح القانون T = 2π√(L/g). تأكد من دقة القياس لأن الخطأ في الطول يؤثر تربيعياً على النتيجة.
الخطوة 2: أدخل تسارع الجاذبية (g) بوحدة م/ث². القيمة الافتراضية على سطح الأرض هي 9.81 م/ث²، لكنها تختلف باختلاف الموقع (مثل 9.78 عند خط الاستواء أو 9.83 عند القطبين). إذا كنت على كوكب آخر، أدخل قيمة g المناسبة. هذا المدخل حاسم لأنه يؤثر عكسياً على الزمن الدوري: زيادة g تقلل الزمن الدوري.
الخطوة 3: اضغط على زر 'احسب'. ستقوم الآلة بحساب الزمن الدوري (T) بوحدة الثانية باستخدام الصيغة T = 2π√(L/g). الناتج يمثل الزمن الذي يستغرقه البندول لإكمال ذبذبة كاملة (ذهاباً وإياباً). يمكنك استخدام هذه النتيجة في تطبيقات مثل تصميم الساعات البندولية أو التجارب الفيزيائية.
الخطوة 4: فسر النتيجة. الزمن الدوري لا يعتمد على كتلة الثقل أو سعة الاهتزاز (للزوايا الصغيرة أقل من 15°)، بل فقط على طول البندول والجاذبية. هذا مبدأ أساسي في فيزياء البندول البسيط. إذا كانت الزاوية كبيرة، ستحتاج لمعادلات أكثر تعقيداً تأخذ في الاعتبار السعة.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على زمن دورة البندول بخطوات الحل كاملة.
الحل
نعوض في القانون: T = 2π √(1.5 / 9.81). أولاً نحسب النسبة: 1.5 / 9.81 ≈ 0.1529. ثم الجذر التربيعي: √0.1529 ≈ 0.3911. نضرب في 2π: T ≈ 2 * 3.14159 * 0.3911 ≈ 2.457 ثانية. إذن الزمن الدوري حوالي 2.46 ثانية. هذا يعني أن البندول يأخذ حوالي 2.46 ثانية ليكمل ذبذبة واحدة. إذا أردنا استخدامه في ساعة، فإن طول البندول الذي يعطي زمناً دورياً قدره 2 ثانية (للساعة التي تدق كل ثانيتين) سيكون L = (T² g) / (4π²) = (4 * 9.81) / (4 * 9.8696) ≈ 0.994 متر، وهو ما يعادل تقريباً متر واحد.
الحل
على القمر: T_moon = 2π √(0.5 / 1.62) = 2π √(0.3086) ≈ 2π * 0.5555 ≈ 3.49 ثانية. على الأرض (g=9.81): T_earth = 2π √(0.5 / 9.81) = 2π √(0.05097) ≈ 2π * 0.2258 ≈ 1.42 ثانية. نلاحظ أن الزمن الدوري على القمر أكبر بحوالي 2.46 مرة بسبب ضعف الجاذبية. هذا يوضح أهمية الجاذبية في تحديد سرعة البندول. إذا أردنا بناء ساعة بندولية على القمر تعطي نفس الزمن الدوري كما على الأرض (1.42 ثانية)، فسنحتاج إلى تقليل الطول بشكل كبير: L = (T² g) / (4π²) = (1.42² * 1.62) / (4π²) ≈ (2.0164 * 1.62) / 39.4784 ≈ 3.266 / 39.4784 ≈ 0.0827 متر (أي حوالي 8.3 سم).
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة زمن دورة البندول.
قيم مُدخَلة قياسية
- L
- 1
- g
- 9.81