مفهوم القصور الذاتي
ينص القانون الأول لنيوتن على أن الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرك يبقى متحركاً ما لم تؤثر فيه قوة تغير من حركته، وبناء عليه فإن الأجسام بشكل عام قاصرة أو عاجزة على التغيير من حالتها الحركية لهذا يطلق على هذا القانون بقانون القصور الذاتي أي مقاومة الجسم للتغير في حالته الحركية.
وكان هذا القانون يتعارض مع الفكر السائد الذي كان يعتقده الناس قبل وضع قوانين نيوتن من قبل العالم نيوتن فقد كان الناس يعتقدون أن أي جسم متحرك سوف يتوقف في النهاية لأن الاجسام بشكل عام تميل إلى أن تكون في وضع راحة أو سكون ولكن هذا يتنافى مع قانون القصور الذاتي الذي ينص أن لا يمكن للجسم أن يتوقف دون وجود قوة تؤدي إلى إيقافه.
علاقة الكتلة بالقصور الذاتي
تعتبر الكتلة مقياس لمقدار القصور الذاتي للأجسام فكلما كانت كتلة الجسم أكبر كانت مقاومته للتغير في حالته الحركية أكبر فمثلاً إذا كان ساكناً فإنه يحتاج إلى قوة أكبر لتحريكه، وإذا كان متحركاً فإنه يحتاج إلى قوة أكبر لإيقافه، والسبب في ذلك يعود إلى كتلته التي تقاوم أي تغير يحدث لها بشكل عام، ولتوضيح هذا المفهوم سوف يتم الاستعانة بالمثال الآتي:
طاولة تحتوي على مجموعتين من الكتب، المجموعة الآولى تتكون من 5 كتب، أما المجموعة الثانية فتتكون من ثلاثة كتب قام أحد الأطفال بدفع الكتب فوقعت المجموعة الثانية على الأرض أما المجموعة الآولى فبقيت كما هي دون تحرك فما هو السبب؟
يمكن تفسير السبب بسهولة بالاستعانة بقانون القصور الذاتي فالمجموعة الثانية كتلتها أكبر فبالتالي تقاوم التغير في الحركة بشكل أكبر، وتحتاج إلى قوة أكبر لتحريكها.
ويجدر التنويه أن القصور الذاتي يعتمد بشكل أساسي على الكتلة، وليس هناك أي علاقة للسرعة بالقصور الذاتي فالسرعة تعتمد على كمية فيزيائية أخرى وهي الزخم.
أمثلة لتوضيح مفهوم القصور الذاتي
المثال الأول: عند رمي صخرة من الأعلى في مكان بعيد عن تأثير الجاذبية، والاحتكاك فإن هذه الصخرة سوف أ) تتوقف تدريجياً ب) تواصل الحركة بنفس الاتجاه بسرعة ثابتة؟
الحل: ب) تواصل الحركة بنفس الاتجاه وبسرعة ثابتة، والسبب في ذلك هو قانون القصور الذاتي فالصخرة سوف تبقى تتحرك بنفس الاتجاه وبنفس السرعة ما لم تؤثر فيها قوة تغير من اتجاه حركتها.
المثال الثاني: جسم وزنه 2 كغ يتحرك أفقياً بسرعة 4 م / ث ما مقدار القوة الكلية المطلوبة لإبقاء الجسم يتحرك بهذه السرعة، وبنفس الاتجاه؟
الحل: القوة التي يحتاجها الجسم هي صفر، وذلك لأن الجسم سوف يبقى يتحرك بنفس السرعة وبنفس الاتجاه ما لم تؤثر فيه قوة تؤدي إلى إيقافه
المراجع
https://www.britannica.com/science/velocity
https://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-1/Inertia-and-Mass
https://www.studysmarter.co.uk/explanations/physics/physics-of-motion/inertia/