كيفية عمل البندول

2011 طاقة الحركة والوضع – فهم التغيرات داخل الأنظمة الفيزيائية

جنيفر فيغاس

KSAG

كيفية عمل البندول البندول الفيزياء

يتكوّن البندول (نوّاس أو رقّاص الساعة) من جسم مُدلى يتحرك بحرية بين طرفين، وتستخدم ساعات الرقاص القديمة عادة البندول لتشغيل الآلات الدقيقة داخل الساعة.

يحدد ارتفاع ثقل البندول فوق أدنى نقطة فيه طاقة الوضع في هذا النوع من الساعات، ويشكل الوضع المركزي بين حركات التأرجح نقطته الدنيا.

عندما يرتفع ثقل البندول تكون له طاقة وضع وطاقة حركة، فإذا وصل الثقل إلى أعلى موضع له فوق أدنى نقطة تصبح له طاقة وضع فقط.

 

وفي أدنى نقطة يصل إليها ثقل البندول، والتي يبدأ عندها التأرجح في الاتجاه الآخر، تصبح طاقته حركية فقط.

تعمل الساعة من خلال هذا النظام للطاقة الميكانيكية، وتظل الطاقة الكلية للبندول ثابتة، ويقتصر التغير فيها على التناوب بين طاقة حركية وطاقة وضع.

إن باستطاعة أي إنسان أن يمارس العمل نفسه الذي يؤديه ثقل البندول، فعندما تجلس على أرجوحة تكون في أدنى نقطة من قوس التأرجح المحتمل.

 

وكي تبدأ عملية التأرجح تتحول طاقة الوضع داخل جسمك إلى طاقة حركية تدفعك وأنت جالس على الأرجوحة باتجاه الأمام والأعلى، ثم تتحول وأنت في أعلى نقطة على قوس التأرجح إلى الوضع نفسه الذي كان عليه ثقل البندول وهو في أعلى نقطة من التأرجح.

ففي تلك اللحظة تكون الطاقة الوحيدة الموجودة هي طاقة الوضع إذا بقيت عند تلك النقطة ثابتاً بلا حراك، لكن سرعان ما تتبدل طاقة الوضع غلى طاقة حركية عندما تندفع متأرجحاً نحو الوراء والأسفل من دون أن تبذل أي جهد على الإطلاق.

وإذا تابعت الجلوس على الأرجوحة من دون أن تبذل أي جهد ستصل عملية الأرجحة إلى نهايتها بعد فترة زمنية قصيرة؛ لأن تأرجحك لن يتسمر إلى ما لانهاية بسبب الاحتكاك ومقاومة الهواء.

 

الاحتكاك ومقاومة الهواء

يمثل الاحتكاك قوة تتعارض مع الحركة، أو تعيقها، ويحدث الاحتكاك عند حصول تفاعل أو تأثير متبادل بين جسمين أو أكثر ذات سطوح غير منتظمة.

وينتج عن ذلك حدوث تصادم وانزلاق وخدش فيما بين تلك السطوح، ما يؤدي إلى إبطاء أوإيقاف الحركة، كما تعمل مقاومة الهواء بصورة مماثلة.

إذ تمارس عملها كقوة احتكاك مع الأجسام المتحركة عبر الهواء، مثل ثقل البندول أو مثل شخص يجلس على الأرجوحة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]