الزمن الدوري للبندول البسيط وتطبيقاته - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: حركة البندول البسيط وحساب تسارع الجاذبية

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: example

مستوى الصعوبة: متوسط

📝 ملخص الصفحة

تتناول هذه الصفحة حركة البندول البسيط، حيث تُوضح أن القوة المحصلة هي قوة إرجاع تعمل على إرجاع ثقل البندول إلى موضع اتزانه، وتكون معاكسة لاتجاه الإزاحة. عندما تكون زاوية انحراف الخيط صغيرة (أقل من 15° تقريباً)، فإن قوة الإرجاع تتناسب طردياً مع الإزاحة، مما يؤدي إلى حركة توافقية بسيطة.

يتم حساب الزمن الدوري للبندول باستخدام المعادلة T = 2π√(l/g)، حيث يعتمد الزمن الدوري فقط على طول خيط البندول وتسارع الجاذبية الأرضية، ولا يعتمد على كتلة الثقل أو سعة الاهتزاز. تُستخدم هذه العلاقة في تطبيقات عملية، مثل حساب تسارع الجاذبية الأرضية (g) في مواقع مختلفة.

تتضمن الصفحة مثالاً عملياً لحساب g باستخدام بندول طوله 36.9 cm وزمن دوري 1.22 s، حيث يتم تحويل الوحدات وحل المعادلة للوصول إلى قيمة g = 9.78 m/s². كما تتضمن تمارين إضافية لحساب طول البندول على سطح القمر وتسارع الجاذبية على كوكب آخر، مما يعزز فهم المفاهيم الرياضية والفيزيائية المتعلقة بالبندول البسيط.

📄 النص الكامل للصفحة

ما يمكن. يمكنك أن تلاحظ أن القوة المحصلة هي قوة إرجاع؛ حيث تكون دائماً معاكسة لاتجاه إزاحة ثقل البندول، وتعمل على إرجاع الثقل إلى موضع اتزانه. وعندما تكون زاوية انحراف الخيط صغيرة (أقل من 15° تقريباً)، فإن قوة الإرجاع تتناسب طردياً مع الإزاحة، ويطلق على هذه الحركة حينئذ حركة توافقية بسيطة. ويحسب الزمن الدوري للبندول باستخدام المعادلة الآتية:--- SECTION: الزمن الدوري للبندول --- T = 2π√(l/g) الزمن الدوري للبندول يساوي 2π مضروبة في الجذر التربيعي لحاصل قسمة طول خيط البندول على تسارع الجاذبية الأرضية.لاحظ أن الزمن الدوري للبندول البسيط يعتمد فقط على طول خيط البندول وتسارع الجاذبية الأرضية، ولا يعتمد على كتلة ثقل البندول أو سعة الاهتزاز. ومن التطبيقات على البندول استخدامه في حساب g التي تتغير قليلاً من موقع إلى آخر على سطح الأرض.--- SECTION: مثال 2 --- استخدام البندول لحساب g إذا كان الزمن الدوري لبندول طوله 36.9 cm يساوي 1.22 s، فما مقدار تسارع الجاذبية الأرضية g عند موقع البندول؟--- SECTION: 1 تحليل المسألة ورسمها --- • مثل الوضع • وضح طول البندول على الرسم. المعلوم l = 36.9 cm T = 1.22 s المجهول g = ?--- SECTION: 2 إيجاد الكمية المجهولة --- حل المعادلة لحساب g. عوض مستخدماً l = 0.369 m, T = 1.22 s g = (2π)² l / T² = 4π² (0.369 m) / (1.22 s)² = 9.78 m/s²--- SECTION: 3 تقويم الجواب --- • هل الوحدات صحيحة؟ m/s² هي الوحدة الصحيحة للتسارع. • هل الجواب منطقي؟ قيمة g المحسوبة كانت قريبة جداً من القيمة المعيارية 9.80 m/s²، وبالتالي يكون البندول في منطقة أعلى من مستوى سطح البحر.--- SECTION: دليل الرياضيات --- فصل المتغير--- SECTION: 4 --- ما طول بندول موجود على سطح القمر حيث g = 1.6 m/s² حتى يكون الزمن الدوري له 2.0 s؟--- SECTION: 5 --- إذا كان الزمن الدوري لبندول طوله 0.75 m يساوي 1.8 s على سطح أحد الكواكب، فما مقدار g على هذا الكوكب؟وزارة 61 التعليم2025 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: البندول البسيط Description: A diagram showing a simple pendulum with a bob suspended by a string. The length of the string is indicated as 36.9 cm with a dashed line and arrow. Context: Illustrates the physical setup of a simple pendulum, used in Example 2 to calculate the acceleration due to gravity (g).

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 7 بطاقة لهذه الصفحة

ما هي حركة التوافقية البسيطة للبندول البسيط؟

الإجابة: هي الحركة التي تحدث عندما تكون زاوية انحراف خيط البندول صغيرة (أقل من 15° تقريباً)، وتكون فيها قوة الإرجاع متناسبة طردياً مع الإزاحة.

الشرح: يطلق على الحركة اسم توافقية بسيطة عندما تتحقق العلاقة الخطية بين قوة الإرجاع والإزاحة، وهذا يحدث فقط عند زوايا انحراف صغيرة.

تلميح: فكر في الشرط الخاص بزاوية الانحراف وعلاقة القوة بالإزاحة.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط

ما هي صيغة الزمن الدوري (T) للبندول البسيط؟

الإجابة: T = 2π √(l/g) حيث l هو طول خيط البندول و g هو تسارع الجاذبية الأرضية.

الشرح: هذه الصيغة الرياضية الأساسية لحساب الزمن الدوري للبندول البسيط، وتوضح أنه يعتمد على طول الخيط وتسارع الجاذبية فقط.

تلميح: تذكر أن الصيغة تربط الزمن الدوري بجذر قسمة كميتين.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

ما العوامل التي يعتمد عليها الزمن الدوري للبندول البسيط؟ وما العوامل التي لا يعتمد عليها؟

الإجابة: يعتمد فقط على طول خيط البندول (l) وتسارع الجاذبية الأرضية (g). ولا يعتمد على كتلة ثقل البندول أو سعة الاهتزاز (طالما الزاوية صغيرة).

الشرح: هذه خاصية مهمة للبندول البسيط، حيث أن زمن دورته لا يتأثر بتغيير الكتلة أو السعة (ضمن الحدود الصغيرة)، مما يجعله أداة مفيدة ودقيقة.

تلميح: راجع نص الصيغة وما ورد بعدها مباشرة في النص.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما مقدار تسارع الجاذبية (g) إذا كان طول بندول 0.369 m وزمنه الدوري 1.22 s؟

الإجابة: g = 9.78 m/s²

الشرح: يتم حساب g من خلال إعادة ترتيب معادلة الزمن الدوري: g = (4π² l) / T². بالتعويض: g = 4π² * 0.369 / (1.22)² = 9.78 m/s².

تلميح: استخدم صيغة الزمن الدوري T = 2π√(l/g) وأعد ترتيبها لحساب g.

التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط

ما طول بندول على سطح القمر (حيث g = 1.6 m/s²) حتى يكون زمنه الدوري 2.0 s؟

الإجابة: l ≈ 0.162 m (أو 16.2 cm).

الشرح: من المعادلة: T = 2π√(l/g) → T² = 4π² (l/g) → l = (g T²) / (4π²). بالتعويض: l = (1.6 * 4.0) / (4π²) ≈ 0.162 m.

تلميح: أعد ترتيب معادلة الزمن الدوري T = 2π√(l/g) لحساب الطول l.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

ما هو اتجاه قوة الإرجاع في البندول البسيط بالنسبة لاتجاه إزاحة الثقل؟

الإجابة: قوة الإرجاع تكون دائماً معاكسة لاتجاه إزاحة ثقل البندول.

الشرح: هدف قوة الإرجاع هو إعادة الثقل إلى موضع اتزانه، لذلك يجب أن تكون في الاتجاه المعاكس للإزاحة التي أبعدته عن هذا الموضع.

تلميح: فكر في سبب تسميتها 'قوة إرجاع' وما هو هدفها.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما هي خطوات حل مسألة إيجاد تسارع الجاذبية (g) باستخدام البندول البسيط؟

الإجابة: 1. تحويل طول الخيط إلى متر إذا لزم الأمر. 2. استخدام صيغة الزمن الدوري T = 2π√(l/g). 3. إعادة ترتيب الصيغة لحساب g: g = (4π² l) / T². 4. التعويض بالقيم المعطاة. 5. تقييم الإجابة (الوحدة m/s² ومنطقية القيمة).

الشرح: هذه خطوات منهجية لحل أي مسألة مشابهة، تضمن الوصول إلى إجابة صحيحة ومدعومة بالمنطق الفيزيائي.

تلميح: تتبع الخطوات المذكورة في المثال تحت العناوين: تحليل المسألة، إيجاد الكمية المجهولة، تقويم الجواب.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط