تجربة البندول البسيط هي تجربة كلاسيكية في الفيزياء تُستخدم لدراسة الحركة التذبذبية. تتضمن التجربة تعليق جسم (ثقل) من نقطة ثابتة بواسطة خيط رفيع وغير قابل للتمدد، بحيث يتحرك الجسم ذهاباً وإياباً تحت تأثير الجاذبية الأرضية.

المواد اللازمة :

* خيط رفيع وطويل (حوالي 1 متر)
* جسم صغير كثافته عالية (مثل كرة معدنية صغيرة)
* مسطرة أو شريط قياس
* ساعة توقيت (دقيقة قدر الإمكان)
* قاعدة ثابتة لتعليق الخيط (مثل حامل تجارب)

إجراء التجربة:

1-الاعداد: ثبت الخيط بقوة في القاعدة بحيث يكون الخيط مُشدودًا بشكلٍ عموديّ تقريبًا. علّق الكرة في نهاية الخيط.
2-قياس طول البندول: قم بقياس طول الخيط من نقطة التعليق إلى مركز الكرة بدقة. هذا الطول يُمثل طول البندول (L).
3-إزاحة البندول: اسحب الكرة بزاوية صغيرة (أقل من 15 درجة) بعيداً عن نقطة الاتزان.
4-بدء التذبذب: حرّر الكرة، ودعها تتذبذب بحرية.
5-قياس الزمن: استخدم الساعة لقياس الزمن اللازم لإكمال عدد معين من التذبذبات الكاملة (ذهاب وإياب). من الأفضل قياس زمن 10 أو 20 تذبذبة ثم قسمة الزمن على عدد التذبذبات لإيجاد الزمن الدوري لتذبذبة واحدة (T).
6-تغيير المتغيرات: كرر الخطوات من 3 إلى 5 مع تغيير طول البندول (L) وقياس الزمن الدوري في كل مرة. يمكن أيضًا تغيير كتلة الكرة (m) ورصد تأثير ذلك على الزمن الدوري.

الملاحظات والنتائج:

* سجل طول البندول (L) وعدد التذبذبات و الزمن الكلي لكل تجربة.
* احسب الزمن الدوري (T) لكل تجربة بقسمة الزمن الكلي على عدد التذبذبات.
* أنشئ جدولًا يوضح العلاقة بين طول البندول (L) والزمن الدوري (T).
* ارسم بيانياً العلاقة بين طول البندول والزمن الدوري. ستلاحظ أن العلاقة تقريباً تربيعية. أي أن الزمن الدوري يتناسب مع الجذر التربيعي لطول البندول.

الاستنتاجات:

من خلال هذه التجربة، يمكنك التحقق من العلاقة بين طول البندول البسيط وزمن دورته، والتي تُعطى بالمعادلة:

T = 2π√(L/g)

حيث:

* T هو الزمن الدوري
* L هو طول البندول
* g هو تسارع الجاذبية الأرضية (حوالي 9.8 m/s²)


لاحظ أن هذه المعادلة صالحة فقط للتذبذبات الصغيرة (زاوية الإزاحة أقل من 15 درجة). لماذا؟ لأن المعادلة مبنية على تقريب زاوية صغيرة (sin θ ≈ θ). عند زوايا أكبر، يصبح الحساب أكثر تعقيدًا. هذه التجربة تُظهر مبادئ الحركة التوافقية البسيطة.