أساس عمل البندول البسيط هو قانون نيوتن الثاني للحركة، والذي ينص على أن "القوة تساوي كتلة الجسم مضروبة في تسارعه". في حالة البندول البسيط، فإن القوة الوحيدة المؤثرة على الكتلة المعلقة هي قوة الجاذبية الأرضية، والتي تسحب الكتلة نحو مركز الأرض.
عندما يُحرك البندول البسيط إلى جانب واحد، فإن قوة الجاذبية تتسبب في تسارع الكتلة نحو مركز الأرض. هذا التسارع يتسبب في تغيير سرعة الكتلة، والتي تتسبب بدورها في تغيير زاوية البندول.
عندما يصل البندول إلى أقصى نقطة انحرافه إلى الجانب الآخر، فإن قوة الجاذبية تتسبب في إبطاء الكتلة. هذا التباطؤ يتسبب في تغيير سرعة الكتلة، والتي تتسبب بدورها في تغيير زاوية البندول.
تستمر هذه العملية، حيث يتحرك البندول ذهابًا وإيابًا، مع تباطؤه تدريجيًا حتى يتوقف.
يمكن حساب الزمن الدوري للبندول البسيط باستخدام المعادلة التالية:
T = 2π√(L/g)
حيث:
- T هو الزمن الدوري للبندول، بالثواني.
- L هو طول الخيط، بالمتر.
- g هو تسارع الجاذبية الأرضية، والذي يُقدر بـ 9.81 متر/ثانية².
من هذه المعادلة، يتضح أن الزمن الدوري للبندول البسيط يتناسب طردياً مع الجذر التربيعي لطول الخيط. وهذا يعني أن زيادة طول الخيط سيؤدي إلى زيادة الزمن الدوري للبندول.
كما يتضح من المعادلة، أن الزمن الدوري للبندول البسيط لا يعتمد على كتلة الكتلة المعلقة. وهذا يعني أن بندولين متطابقين، ولكن أحدهما يحتوي على كتلة أكبر من الآخر، سيمتلكان نفس الزمن الدوري.
يستخدم البندول البسيط في العديد من التطبيقات العملية، مثل:
- الساعات
- أجهزة ضبط الوقت
- أجهزة قياس التسارع
- أجهزة محاكاة الجاذبية
وغيرها من التطبيقات.