ما الذي يؤثر على معدل تأرجح البندول؟

البندول هو جهاز بسيط يتكون من وزن معلق على خيط أو سلك أو معدن أو مادة أخرى تتأرجح ذهابًا وإيابًا. تم استخدام البندول في ساعات الجد وما شابه ذلك للحفاظ على الوقت. تتحكم المبادئ العلمية فيما يؤثر على معدل تأرجح البندول. تتنبأ هذه المبادئ بكيفية تصرف البندول بناءً على ميزاته.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تؤثر قوى الجاذبية وكتلة البندول وطول الذراع والاحتكاك ومقاومة الهواء على معدل التأرجح.

اسحب البندول للخلف وحرره. يمكنك ترك البندول يتأرجح ذهابًا وإيابًا من تلقاء نفسه ، أو في حالة الساعة ، اجعله يتأرجح بواسطة التروس. في كلتا الحالتين ، يؤثر مبدأ الحركة الدورية على البندول. تسحب قوة الجاذبية الوزن ، أو البوب ​​، لأسفل أثناء تأرجحه. يعمل البندول كجسم ساقط ، ويتحرك باتجاه مركز الحركة بمعدل ثابت ثم يعود.

يتم تحديد معدل التأرجح أو التردد للبندول من خلال طوله. كلما كان البندول أطول ، سواء كان خيطًا أو قضيبًا معدنيًا أو سلكًا ، كان التأرجح أبطأ. على العكس من ذلك ، كلما كان البندول أقصر كلما كان معدل التأرجح أسرع. هذا يمثل مبدأ مطلقًا سيعمل دائمًا بغض النظر عن نوع التصميم. في ساعات الجد ذات البندولات الطويلة أو الساعات ذات الساعات الأقصر ، يعتمد معدل التأرجح على طول البندول.

السعة تشير إلى زاوية التأرجح ، أو مدى تأرجح البندول. البندول المريح لديه زاوية 0 درجة ؛ اسحبه للخلف في منتصف المسافة بين الراحة والتوازي مع الأرض ولديك زاوية 45 درجة. ابدأ بندولًا وتحدد السعة. جرب نقاط بداية مختلفة واكتشف أن السعة لا تؤثر على معدل التأرجح. سوف يستغرق البندول نفس القدر من الوقت للعودة إلى نقطة البداية. استثناء واحد ينطوي على زاوية كبيرة جدًا ، واحدة تتجاوز أي تأرجح معقول لساعة أو أي جهاز آخر. في هذه الحالة ، سوف يتأثر معدل التأرجح عندما يتحرك البندول بشكل أسرع.

أحد العوامل التي لا تؤثر على معدل التأرجح هو وزن البوب. زيادة الوزن على البندول والجاذبية تسحب بقوة أكبر ، مما يؤدي إلى تخفيف الوزن الزائد. كما يشير School for Champions ، فإن قوة الجاذبية على أي جسم ساقط هي نفسها بغض النظر عن كتلة الجسم.

تؤثر مقاومة الهواء في تطبيقات العالم الحقيقي على معدل التأرجح. يواجه كل تأرجح هذه المقاومة ويبطئ التأرجح ، على الرغم من أنه قد لا يكون كافياً ليكون ملحوظًا خلال تأرجح واحد. يؤدي الاحتكاك أيضًا إلى إبطاء التأرجح. إذا كان البندول يتأرجح بناءً على القصور الذاتي من الإصدار الأولي ، فسيتوقف في النهاية.

يتم تعديل معدل تأرجح البندول عند وضعه بالقرب من بندول آخر. تسمى هذه الظاهرة بالاهتزاز الودي. تمرر البندولات الحركة والطاقة ذهابًا وإيابًا. سيؤدي هذا النقل في النهاية إلى أن يكون معدل التأرجح لبندول متطابقًا مع معدل تأرجح البندول الآخر.