علل سبب عودة البندول الى وضع التوازن بعد ازاحته بزاوية θ.؟

Question

سؤال علل سبب عودة البندول الى وضع التوازن بعد ازاحته بزاوية θ.؟

Answer 1

عودة البندول إلى وضع التوازن بعد إزاحته بزاوية θ
العوامل التي تؤثر على عودة البندول إلى وضع التوازن:
قوة الجاذبية الأرضية: تسحب قوة الجاذبية الأرضية الكتلة المعلقة للبندول باتجاه الأسفل، مما يؤدي إلى تحريكها من وضع التوازن.
الطاقة الكامنة: عندما يُزاح البندول عن وضع التوازن، فإنه يخزن طاقة كامنة بسبب موقعه المرتفع.
الطاقة الحركية: عندما يتأرجح البندول، تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية، والعكس صحيح.
الاحتكاك: يعمل الاحتكاك بين الهواء والبندول وجزء التثبيت على تقليل طاقة البندول تدريجياً.
عملية العودة إلى التوازن:
السقوط الحر: عندما يُزاح البندول عن وضع التوازن، تسحب قوة الجاذبية الأرضية الكتلة المعلقة للأسفل، مما يؤدي إلى سقوطها الحر تحت تأثير التسارع الأرضي.
تحويل الطاقة: خلال السقوط الحر، تتحول الطاقة الكامنة للبندول إلى طاقة حركية.
التأرجح: عندما تصل الكتلة إلى أدنى نقطة لها، تكون قد وصلت أقصى طاقة حركية لها. في هذه اللحظة، تبدأ قوة الجاذبية في سحب الكتلة مرة أخرى لأعلى، مما يؤدي إلى تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة مرة أخرى.
تكرار العملية: تستمر عملية تحويل الطاقة بين الكامنة والحركية مع تأرجح البندول ذهابًا وإيابًا.
التقليل من الطاقة: يُفقد البندول طاقة تدريجياً بسبب الاحتكاك مع الهواء وجزء التثبيت. مع مرور الوقت، تقل طاقة البندول، وتصبح تأرجحاته أقصر وأقل قوة حتى يتوقف تمامًا في وضع التوازن.
خلاصة:
تعود البندول إلى وضع التوازن بسبب عمل قوة الجاذبية الأرضية التي تسحب الكتلة المعلقة للأسفل. خلال عملية التأرجح، تتحول الطاقة الكامنة للبندول إلى طاقة حركية والعكس صحيح. يُفقد البندول طاقة تدريجياً بسبب الاحتكاك، مما يؤدي إلى تقلص تأرجحاته حتى يتوقف تمامًا في وضع التوازن.