لماذا البندول مهم علميا؟

البندول عبارة عن أجهزة بسيطة نسبيًا وقد تمت دراستها منذ القرن السابع عشر. بدأ العالم الإيطالي جاليليو جاليلي التجارب باستخدام البندول في أوائل القرن السابع عشر ، واخترع العالم الهولندي كريستيان هيغنز أول ساعة بندول في عام 1656. منذ تلك الأيام المبكرة ، استمرت البندولات في لعب دور محوري في بناء آلات أكثر تعقيدًا ، فضلاً عن المساهمة في الفهم الحديث للفيزياء.

يتكون البندول من وزن يسمى بوب يتدلى من نقطة ثابتة. عندما يتم تنشيط البندول ، أو سحبه في أي اتجاه ، فإنه يظهر مبدأ الحركة يسمى القصور الذاتي ، وهو أول قانون نيوتن للحركة. ينص على أن الجسم في حالة راحة ، يبقى في حالة راحة والجسم في حالة حركة ، ما لم يتم التصرف به من قبل قوة خارجية. توفر البندولات دليلاً على قانون نيوتن الأول للحركة.

بعد فترة وجيزة من بدء جاليليو دراسة خصائص البندولات رسميًا ، وصف ملاحظاته في رسالة إلى صديق. وصفت رسالة جاليليو اكتشافه أن الوقت الذي يستغرقه البندول في التأرجح ذهابًا وإيابًا ظل ثابتًا. في وقت لاحق ، بدأ سانتوريو في استخدام البندول لقياس نبض المريض. في نفس القرن من اكتشاف جاليليو ، بدأ استخدام البندولات كبديل للآليات غير الموثوقة التي تعمل على تشغيل الساعات.

استخدم جاليليو البندول لإجراء قياساته على تأثيرات الجاذبية. لاحظ أن سبب تحرك البندول للخلف نحو وضع الراحة هو بسبب قوة الجاذبية التي تسحب البوب ​​لأسفل. باستخدام الرياضيات ، وحقيقة أن البندول يتأرجح بمعدل ثابت ، تمكن جاليليو من تحديد التأثيرات التقريبية لجذب الجاذبية. تسمح هذه التجارب المبكرة واستخدام البندول للعلماء بحساب شكل الأرض.

افترض العلماء أن الأرض عبارة عن كرة دائرية تدور لآلاف السنين. ومع ذلك ، لم يكن حتى 1851 - 200 سنة بعد أن بدأ جاليليو تجاربه - حيث تمكن عالم آخر من إثبات أن الأرض تدور. استخدم فوكو ، عالم الفيزياء الفرنسي ، بندولًا ليثبت ليس فقط أن الأرض تدور ، ولكن أيضًا أن الأمر يستغرق 24 ساعة للقيام بذلك. تُظهر مظاهرات فوكو بندولًا يبدو وكأنه يدور. في الواقع ، يجعل ضبط البندول الدوران مستحيلًا ، مما يعني أن الأرضية التي تقع أسفل البندول هي التي تدور.