يشرح هذا الدليل كيفية بناء بندول بسيط وإجراء تجربة علمية دقيقة لقياس تسارع الجاذبية الأرضية. ستتعلم كيفية استخدام أدوات منزلية بسيطة للحصول على نتائج علمية موثوقة. هذه التجربة تجمع بين النظرية الفيزيائية والتطبيق العملي المباشر.
احصل على خيط قوي بطول متر واحد، وزنة معدنية أو كرة بلاستيكية، وحامل ثابت (قضيب معدني أو فرع شجرة)، وساعة توقيت رقمية دقيقة، ومسطرة مترية، وشريط لاصق. تأكد من أن جميع الأدوات نظيفة وآمنة الاستخدام.
اربط أحد طرفي الخيط بإحكام حول الوزنة أو الكرة. ثبّت الطرف الآخر من الخيط في الحامل العالي بطريقة تسمح للبندول بالتحرك بحرية دون أي عوائق. تأكد من أن نقطة التثبيت مستقرة وثابتة جداً.
استخدم المسطرة المترية لقياس المسافة من نقطة التثبيت العليا إلى مركز الوزنة. سجل القياس بالسنتيمتر (مثلاً 100 سم = 1 متر). كرر القياس ثلاث مرات للتأكد من الدقة، واستخدم المتوسط في حساباتك.
اسحب البندول جانباً بزاوية صغيرة لا تتجاوز 15 درجة (حوالي 30 سم من الوضع الأفقي). اترك البندول ليتحرر بحرية. دع البندول يتذبذب حرة دون تطبيق قوة إضافية. استغرق لحظة قبل بدء التوقيت لتجنب أي اضطرابات أولية.
شغّل ساعة التوقيت الرقمية عندما يمر البندول بالنقطة المركزية. اعد تعداد الذبذبات (التمريرات عبر المركز)، وسجل الوقت المستغرق لإكمال 20 ذبذبة كاملة. احسب الدورة الواحدة بقسمة الوقت الكلي على 20.
كرر خطوات الإزاحة والقياس 3-4 مرات إضافية بنفس الطول والزاوية. سجل جميع قيم الدورة الزمنية. احسب المتوسط الحسابي لجميع القياسات. هذا يحسّن دقة النتائج ويقلل تأثير الأخطاء العشوائية.
استخدم المعادلة الفيزيائية: g = (4π²L)/T² حيث L هو طول البندول بالمتر و T هي الدورة الزمنية بالثواني. مثال: إذا كان L = 1 متر و T = 2 ثانية، فإن g ≈ 9.87 م/ث². قارن نتيجتك مع القيمة المعروفة (9.8 م/ث²).
احسب الفرق بين قيمتك المحسوبة والقيمة الحقيقية (9.8 م/ث²). احسب النسبة المئوية للخطأ باستخدام: (|القيمة المحسوبة - 9.8| / 9.8) × 100. إذا كان الخطأ أقل من 5%، فقد نجحت التجربة بدقة عالية. وثّق جميع النتائج والملاحظات.