الفيزياء

نشاط عملي يوّضح كيفية عمل البندول المزدوج

2011 تجارب علمية القوة والحركة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

البندول المزدوج كيفية عمل البندول المزدوج الفيزياء

– الأهداف: 

1- صنع  بندولين رنانين.

2- تحريك البندول من دون لمسه.

 

– الأدوات التي تحتاجها: 

1- علاقة ثياب سلكية

2- قاطعة أسلاك

 

3– ثقابة

4– علب أفلام تصوير

 

5- عزقات معدنية من الحجم نفسه لاستخدامها كثقل

6- خيط

 

– خطوات العمل:

1- اقطع زوجاً من الأسلاك، طول كل منهما 6 بوصات (15 سم( من علّاقة المعاطف، ثم استخدم القاطعة لثني السلك من أحد طرفية بشكل حلقة.

 

2- اطلب من أحد الكبار أن يصنع ثقباً وسط غطاء علبتي أفلام التصوير، ثم أدخل الجانب المستقيم من السلك في الثقبين واثنِ نهاية السلك بحيث تتدلى العلبتان من السلك. تأكد من أن الغطاء مسدود بإحكام على العلبة.

 

3- ضع عدداً متساوياً من العزقات المعدنية داخل العلبتين ثم أعد إغلاقهما.

 

4- اقطع خيطاً بطول قدمين (60 سم)، واربطه بين كرسيين أو جدارين بحيث يكون مشدوداً بشكل جيد. علق السلكين بحيث يتباعدان عن بعضهما بمسافة 4 بوصات (10 سم) وعلى مسافة متساوية من منتصف الخيط.

 

5- شدّ إحدى العلبتين نحو الخلف ثم اتركها تتأرجح. راقب ما سيحصل للبندول الآخر. إذا بدأت العلبتان بالانزلاق معاً شدّ الخيط جيداً كي لا يعاود الارتخاء.

 

قم بتوقيت الزمن الذي يقطعه البندولان لإتمام حركة تأرجح يمنة ويسرة. يسمى زمن التأرجح «الزمن الدّوري» وهو شبيه بالتردد، لكن قياسه أكثر سهولة. دوّن نتائجك ضمن جدول مماثل للجدول المبين أدناه.

بما أن الأسلاك متماثلة من حيث الطول، لا بدّ أن يكون الزمن الدوري للاهتزاز متماثلاً أيضاً. قم بأرجحة البندولين لمسافة أبعد وراقب فيما لو أن الزمن الدوري سيتغير. يجب أن يظل الزمن الدوري ثابتاً. عندما تبدأ بأرجحة إحدى العلبتين راقب ما سيحدث للعلبة الثانية.

 

قم بتوقيت الزمن الدوري للبندول الأول، وعندما يبدأ البندول الثاني بالحركة قم بتوقيت زمنه الدوري أيضاً. دوّن النتائج التي حصلت عليها ضمن الجدول.

لاحظ ما سيحدث عندما تغيّر ثِقَل الأوزان في إحدى العلبتين. هل سيستمر البندولان في أرجحة بعضهما بعد أن تغيرت الأوزان داخلهما؟

 

كرر النشاط باستخدام أطوال مختلفة من الخيط في كلا البندولين. في البداية اجعل الخيطين أقصر بمقدار 1 بوصة (2،5 سم)، ثم اجعلهما أطول بمقدار 1 بوصة.

بما أن للخيطين طولين متماثلين ينبغي أن يكون الزمن الدوري لأرجحتهما متشابهاً وأحد البندولين ما زال يجعل الآخر يتأرجح.

 

جرب بعد ذلك أن يكون طول الخيط مختلفاً في البندولين. هل تستطيع أن تتنبأ بالنتيجة هذه المرة؟جرب الآن هذا النشاط باستخدام ثلاثة بندولات، اثنان منهما بالطول نفسه، والثالث أطول منهما.

هل تستطيع أن تتنبأ بما سيحدث لو قمت بأرجحة البندول الطويل؟ وماذا سيحصل إذا أرجحت أحد البندولين القصيرين؟

 

نصائح للسلامة

كن حذراً جداً عندما تقوم بقطع الأسلاك. ربما تتطاير قطع صغيرة منها أثناء القطع فتؤذي عينيك.

بإمكانك استخدام النظارات الواقية إذا كانت متوافرة لديك، أو تستطيع استخدام نظارات شمسية أو أي نوع آخر من النظارات، كما يمكن أن تكون أطراف الأسلاك حادة، لذلك عليك أيضاً أن تتوخى الحذر كي لا تؤذي أصابعك. ربما تكون الثقابة الأداة الأكثر أماناً لثقب غطاء علبة الأفلام.

 

قيادة سلسة

يتم تزويد السيارات بنوابض تساعد على معالجة مشكلة الطرقات الوعرة. عندما تصطدم عجلة السيارة بحفرة على الطريق يبدأ نابض السيارة أحياناً بالاهتزاز بتردده الطبيعي. ويمكن أن يستمر هذا الاهتزاز لفترة من الزمن.

ما يؤدي إلى ارتداد واهتزاز السيارة بشكل مزعج. وللتغلب على هذه المشكلة، تُزوّد السيارات بوسادة ماصة للصدمات.

وتتألف إحدى هذه الأدوات من نوع من المكابس مكوّن من أسطوانة مملوءة بمادة سائلة. تحتوي الأسطوانة في داخلها على قرص يتحرك نحو الأعلى والأسفل برفق يسمح بامتصاص أي طاقة ناتجة عن اهتزاز أو صدمات مفاجئة أثناء السير، ما يجعل القيادة أكثر سلاسة وأماناً.

 

– تحليل النشاط:

عندما كان البندولان متساويين في الطول وقُمتَ بأرجحة أحدهما، لابدّ أنك لاحظت أن البندول الآخر بدأ يتأرجح أيضاً.

السبب في هذا هو أن البندولين لهما الزمن الدوري نفسه (أي إنهما استغرقا الزمن نفسه لاستكمال التأرجح)، وهذا يعني أيضاً أن ترددهما الطبيعي متماثل. وعندما بدأ البندول الأول بالتأرجح انتقلت اهتزازاته عبر الخيط إلى البندول الثاني.

حرّضت هذه الاهتزازات البندول الثاني ضمن تردده الطبيعي وجعلته يتذبذب. ومن المفترض ألّا تؤثر الأوزان الموجودة داخل العلبتين في تأرجحهما لأن تردد البندول يعتمد على طوله وليس على وزنه.

 

ولو قمت بتغيير طول البندولين بشكل متساوٍ فإنك ستلاحظ أنهما مازالا يؤثران في بعضهما، لكنك إذا جعلت أحدهما أقصر أو أطول من الآخر، فإنك ستلاحظ أن أحد البندولين سيتحرك بمفرده.

ولو قمت بوضع ثلاثة بندولات فإنك ستكتشف أن البندولين القصيرين سيذبذبان بعضهما (لأن زمنهما الدوري واحد)، لكن الأمر مختلف بالنسبة للبندول الطويل الثالث. وعلى نحوٍ مماثل أيضاً، فإن البندول الطويل كان سيتأرجح بمفرده لو أنك قمت بدفعه أولاً.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العناكب تفكّر بشباكها، متحدّية مفاهيمنا عن الذكاء
قلم:    ديفيد روبسون
ترجمة: آية علي
هناك ذكاء غريب يعيش بيننا. تمتلك هذه المخلوقات نوعًا استثنائيا من الوعي يشمل عقولًا تتجاوز حجم أجسادها. ومع ذلك، وبفضل جهلنا وغرورنا، يكون دافعنا الفوري قتلها.
هذا ليس خيالا. فهذه الأدمغة الغريبة تختبئ بالفعل في ظلال منازلنا وحدائقنا: العناكب. لطالما افترضنا أنها، مثلها مثل العديد من اللافقاريات Invertebrates، تكاد تكون آليّة Automata، وتفتقر إلى حياة داخلية. ولكننا نكتشف الآن أن بعض العناكب ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪كتب صنعتني: أنتوني ديفيد
نتوني ديفيد @ProfTonyDavid رئيس قسم الطب النفسي في معهد الطب النفسي Institute of Psychiatry بجامعة كينغز كوليدج لندن King’s College London. وهو طبيب ممارس في مستشفيات مودسلي وبيثليم. وأحدث مؤلفاته كتاب إلى قعر الهاوية Into The Abyss 14.99 £، Oneworld.
عندما كنت في الثامنة أو التاسعة، كانت هناك سلسلة كاملة من كتب كيف ولماذا How And Why books التي تتضمن مواضيع مختلفة من العلوم والتاريخ. وكان كتاب كيف ولماذا عن روائع الجسم البشري How And Why ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هذه الجينات لا تكذب
دم راذرفورد AdamRutherford@ عالم الوراثيات وكاتب ومذيع. يقدم مجلة BBC Radio 4 الأسبوعية الرائدة داخل العلم Inside Science، ويشارك في عرض الحالات الغريبة لراذرفورد وفراي Curious Cases Of Rutherford & Fry مع الدكتورة هانا فراي Hannah Fry. أجرت المقابلة مساعدة تحرير BBC Science Focus  إيمي باريت Amy Barrett.
ما الذي دفعك إلى كتابة هذا الكتاب؟ تلتقي في هذا الكتاب ثلاثة أمور مهمة في حياتي الشخصية والمهنية. الأول هو أنني اختصاصي بعلم ... (قراءة المقال)