تزداد قصور الذاتي للأجسام مع زيادة كتلتها، وهذه واحدة من المفاهيم الأساسية في علم الفيزياء، وتعد واحدة من الظواهر التي يمكن إثباتها وتنفيذها. ولا شك أن هناك علاقة وثيقة بين كتلة الجسم وحجم قصوره الذاتي، وسوف نتناول هذه العلاقة بالتفصيل في السطور التالية على الموسوعة.
كلما زادت كتلة الجسم زاد قصوره الذاتي
قبل شرح العلاقة بين كتلة الجسم والقصور الذاتي، يجب الإشارة إلى مفهوم القصور الذاتي، وهو مقاومة الجسم الساكن للحركة. ويتمثل القصور الذاتي في تغيير حالة الجسم من السكون إلى الحركة بسرعة ثابتة في خط مستقيم. اكتشف العالم نيوتن هذا المفهوم في قانونه الأول عن الحركة الذي نشره في عام 1678م، وينص على أن الجسم يبقى في السكون إذا لم تؤثر عليه قوة خارجية، ويبقى في الحركة طالما لم تؤثر عليه قوة خارجية.
يمكن تعريف الكتلة على أنها الوزن أو الثقل، وتعريفها في علم الفيزياء هو أن الحجم يشير إلى المادة الموجودة في الجسم، وتتمثل وحدة قياس الوزن في الجرام أو الكيلوجرام، ويختلف الحجم عن الوزن في كونه لا يعتمد على قوة الجاذبية
علاقة زيادة كتلة الجسم بالقصور الذاتي
يزداد القصور الذاتي للأجسام كلما زادت كتلتها، حيث تؤثر زيادة الكتلة على قدرة الجسم على الحركة، وتتطلب الحركة جهدًا أكبر، لذلك تسود العلاقة الطردية بين كتلة الجسم والقصور الذاتي، حيث يُعرف القصور الذاتي للأجسام بأنه مدى صعوبة تحريكها.
يحدد قانون نيوتن الثاني أن العلاقة بين كتلة الجسم والقصور الذاتي هي علاقة طردية، حيث ينص هذا القانون على أن تأثير قوة معينة على الجسم يسبب تسارعًا طرديًا مع هذه القوة وتناقص عكسي مع الكتلة، وجاء هذا القانون لتأكيد القانون الأول لنيوتن.
هل تساءلت يومًا عن السبب الذي يجعل من السهل تحريك كرسي بلاستيكي بينما يصعب تحريك طاولة؟ فإن الإجابة تكمن في مبدأ العلاقة بين كتلة الجسم والاحتكاك الذاتي والذي يعد واحدًا من أهم المبادئ الفيزيائية.
قانون القصور الذاتي
ينص هذا القانون الذي وضعه العالم إسحاق نيوتن على أن الجسم الساكن يبقى ساكنًا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تؤدي إلى تحريكه، وينص القانون أيضًا على أن الجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يبقى كذلك حتى تؤثر عليه قوة خارجية تؤدي إلى تغيير حالته إما للثبات أو الانحراف.
يُسمى قانون نيوتن الأول بقانون القصور الذاتي نظرًا لشرحه لخاصية القصور الذاتي، حيث يصف القانون ميل الأجسام إلى الحفاظ على حالتها الحركية ومقاومتها للتغيير.
العوامل المؤثرة في القصور الذاتي
تؤثر العديد من العوامل على القصور الذاتي، ومن بين أبرز هذه العوامل:
- توقف الجسم عن الحركة بشكل مفاجئ.
- الزاوية التي يحدث بها الهبوط أو الاصطدام يؤثر على القصور الذاتي في الجسم، حيث يزداد القصور الذاتي كلما قلت الزاوية، ويتضح من ذلك أن هناك علاقة عكسية بينهما.
- يؤثر طول الخطوة على معدل القصور الذاتي بشكل مباشر، إذ كلما زاد طول الخطوة زاد القصور الذاتي، وهذا يعني أن العلاقة بين طول الخطوة والقصور الذاتي هي علاقة طردية.
- تزيد مسافة الاستناد الأمامي من قصور الجيم، حيث يزداد القصور الذاتي عندما تزيد هذه المسافة (علاقة طردية).
القصور الذاتي أمثلة
لتوضيح مفهوم العلاقة الطردية بين الكتلة والقصور الذاتي، يجب تطبيقه في الواقع من خلال شرح الأمثلة التي تتضمن هذه الظاهرة، ومن بين الأمثلة الرئيسية:
- إذا تم قيادة السيارة بسرعة عالية على خط مستقيم وتم إيقافها بشكل مفاجئ، فسيتم دفع الركاب إلى الأمام..
- لا يمكن تغيير اتجاه كرة القدم بدون تأثير قوة خارجية عليها.
- يواجه رواد الفضاء صعوبات في الحركة بسبب افتقار الفضاء للجاذبية.
- لا يمكن التخلص من الأوساخ التي تتراكم على السجاد إلا عن طريق تنظيفها بشدة للتخلص من العوامل التي تمنعها من الانتعاش بشكل طبيعي.
- يمكن أن يتسبب توقف العربة بشكل مفاجئ أثناء السير في سقوط الأغراض الموجودة في العربة على الأرض.
- كما يحدث في حالة انزلاق السيارة بشكل مفاجئ في أحد المنعطفات.
وبهذا نكون قد انتهينا من مقالنا الذي شرحنا من خلاله العلاقة بين كتلة الجسم ونسبة القصور الذاتي، حيث إن زيادة الكتلة الجسمانية تزيد من نسبة القصور الذاتي، ولذا يجب عند القيادة أو ركوب السيارة تثبيت الأمتعة جيدًا ووضع حزام الأمان، فالهدف الرئيسي هو توضيح الحقائق التي تضمن سلامة الإنسان.
