سادہ پندول
1 · پیش گوئی
پندول کی لمبائی دو گنا کرنے پر دورانیے کا کیا ہوتا ہے؟ گولہ بھاری کرنے سے دورانیہ بالکل بدلتا ہے؟
- لمبا پندول لمبا دورانیہ رکھتا ہے (آہستہ جھولتا ہے)؛ کمیت کا اثر نہیں۔
- لمبا پندول چھوٹا دورانیہ رکھتا ہے (تیز آگے پیچھے جھولتا ہے)۔
- بھاری گولہ، رسی لمبائی سے قطع نظر، آہستہ جھولتا ہے۔
2 · تیاری
- میکانکس سینڈ باکس میں پندول پری سیٹ کھولیں۔
- یقین کریں گولہ پر رفتار پڑائت ریاضی پینل میں لائیو ہے — ہر جھول کے نچلے نقطے پر اس کی چوٹی قدر پڑھیں گے۔
- ہر قطار کے لیے، گولہ کی کمیت، رسی لمبائی اور عمود سے چھوڑنے زاویہ سیٹ کریں، پھر گولہ چھوڑ دیں۔
3 · ڈیٹا جمع کریں
| کمیت (kg) | رسی لمبائی (m) | چھوڑنے کا زاویہ (°) | دورانیہ (s) | زیادہ سے زیادہ رفتار (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | 15.00 | ||
| 1.00 | 1.50 | 20.00 | ||
| 1.00 | 2.00 | 10.00 |
اپنی تین سطروں کے لیے دورانیہ (s) بمقابلہ رسی لمبائی (m) کھینچیں۔ کیا رشتہ سیدھی لکیر ہے؟
4 · تجزیہ
- کسی ایک قطار کے لیے گولہ کی زیادہ سے زیادہ رفتار جھول کے نچلے حصے پر توانائی کے بقا سے نکالیں (½mv² = mgh، جہاں h = L(1 − cos θ₀)) اور اسے لائیو رفتار پروب کی پڑائت سے موازنہ کریں۔ کیا دونوں مطابق ہیں؟
- تینوں سطروں میں دورانیہ کالم دیکھیں۔ کیا یہ گولہ کی کمیت پر منحصر ہے؟ فارمولے سے سمجھائیں کیوں یا کیوں نہیں۔
5 · توسیع
- دورانیہ فارمولا T = 2π√(L/g) چھوٹے زاویوں کا فرض کرتا ہے۔ پیش گوئی کریں کہ جب چھوڑنے کا زاویہ 30° سے بڑھ جائے تو حقیقی دورانیے کا کیا ہوگا — کیا سینڈ باکس میں ناپا گیا دورانیہ اب بھی فارمولے سے مطابق رہے گا؟
- جھول کے نیچلے نقطے پر پندول سب سے تیز ہوتا ہے۔ اس کی شروع کششی مخفی توانائی کہاں گئی، اور کیوں کل قیمت بہت جھولوں میں (تقریباً) مستقل رہتی ہے؟
اس تجربے کے پیچھے کی طبیعیات
پندول دورانیہ (چھوٹا زاویہ)
چھوٹے چھوڑنے زاویوں کے لیے، سادہ پندول کا دورانیہ صرف لمبائی اور کششِ ثقل پر منحصر — نہ گولہ کی کمیت پر، نہ چھوڑنے کی دورائی پر۔
کششی پوٹینشل توانائی
گولہ جو اپنے چھوڑنے والے نقطے سے جھول کے نچلے حصے تک گرتا ہے اس کی اونچائی، h = L(1 − cos θ₀)، طے کرتی ہے کہ کتنی پوٹینشل توانائی حرکی توانائی میں بدلتی ہے — اور اسی لیے گولہ نچلے حصے پر کتنی تیزی سے چلتا ہے۔