البندول الربيعي
الهدف من هذه التجربة هو دراسة البندول الزنبركي باستخدام تقريب الزنبرك عديم الكتلة.
ما يتعلمه الطلاب
- البندول الربيعي
- مفهوم الطاقة الكامنة
- مفهوم الطاقة الحركية
الجانب العلمي وراء هذه التجربة
وكما رأينا من التجهيزات التجريبية، يتكون البندول الزنبركي لدينا من كتلة معلقة من زنبرك عديم الكتلة؛ وعندما تُحمل كتلة m، تؤدي قوة الجاذبية، إلى جانب استجابة الزنبرك، إلى تأرجح الكتلة حول موضع التوازن الذي ينجذب إليه نظامنا بشكل طبيعي ليستقر تحت تأثير احتكاك الهواء.
كخطوة أولى، دعونا نعلق كتلة م (m) على زنبركنا ونسجل موضعها على المقياس المُدرَّج بمجرد الوصول إلى حالة التوازن؛ ثم دعونا نحركها من هذا الموضع بحيث نمد الزنبرك بمقدار Δx، ونقيس، باستخدام ساعة التوقيت المتوفرة، الزمن الذي يستغرقه البندول لدينا لإجراء عدة تذبذبات حول موضع التوازن.
ما الذي سنلاحظه عند تكرار الخطوة نفسها إذا قمنا بالتحول من m إلى 4m ثم إلى 8m؟
من خلال هذه الاعتبارات، يمكننا تحديد قيمة ثابت المرونة للزنبرك ديناميكيًّا.
إذن، فإن التأثير الصافي للجاذبية يقتصر على إزاحة نقطة التذبذب دون التأثير على السعة.
المعدات المستخدمة
- نابض فولاذي مزود بمؤشر، قطر 21 × طول 140 مم، قطر السلك 0.75 مم — MEC-017
- الكرونومتر الرقمي — MEC-055
أسئلة للطلاب
- هل تؤثر كتلة البندول على فترة التذبذب في تقريب التذبذبات الصغيرة؟
- لنفترض وجود بندول طوله L. كم مرة يجب أن أقوم بتقليل طول L للبندول حتى تصبح الفترة T نصف القيمة الأولية؟
ما يمكن توقعه
كما يوحي التعبير الأساسي لـ T، فإن الكتلة لا تؤثر على فترة التذبذب. يجب تقليل L أربع مرات.
قم بإجراء هذه التجربة في فصلك الدراسي
تُعد هذه التجربة جزءًا من برنامج «ATP Volta» — وهو مختبر علمي متنقل ومكتفٍ ذاتيًا يحول الفصل الدراسي العادي إلى مختبر عملي في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، ويضم أكثر من 200 تجربة في مجالات الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والروبوتات والهندسة. ويقوم « Gali » — وهو المرشد التعليمي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي والمدمج في موقع ATP Connect — بتوجيه الطلاب خلال كل خطوة والإجابة على أسئلتهم أثناء إجراء التجارب.
شاهد مختبر «ATP Volta» العلمي المتنقلتواصل مع فريقنا