العلاقة بين القصور الذاتي لجسم وكتلته

العلاقة بين القصور الذاتي لجسم وكتلته

لعلك فكرت يوماً لماذا يسهل علينا تحريك كرسي بلاستيكي بينما يصعب علينا تحريك جرة غاز ممتلئة، فهل اعتقدت يوماً أنّ هذه العبارة تنطوي على أحد أهم المبادىء والعلاقات الفيزيائية في الطبيعة، وهي العلاقة بين القصور الذاتي للجسم وكتلته؟ يمكننا تفسير العلاقة بين القصور الذاتي لجسم وكتلته في ضوء قانون نيوتن الأول (قانون القصور الذاتي) وقانون نيوتن الثاني، وهما من قوانين الحركة التي وضعها العالم الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن في العام 1678م.

قانون القصور الذاتي

ينصّ قانون القصور الذاتي على أنّ الجسم الساكن يبقى ساكناً ما لم تؤثّر عليه قوة خارجيّة تؤدّي إلى تحريكه، والجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يبقى على حالته نفسها ما لم تؤثر عليه أي قوة خارجيّة فتؤدّي إلى تغير حالته الحركية، إما أن تؤدي إلى إيقافه أو تؤدّي إلى تباطئه أو إلى تسارعه أو أن تغير من اتجاه حركة هذا الجسم. يصف هذا القانون (قانون نيوتن الأول) ميل الأجسام للمحافظة على حالتها الحركية وممانعة تغيرها، وهذا ما يعرف في الفيزياء بخاصية القصور الذاتي للأجسام؛ لذلك يسمّى قانون نيوتن الأول بقانون القصور الذاتي.

قانون نيوتن الثاني

أمّا قانون نيوتن الثاني فينص على أنّ القوة المحصلة على جسم ما تتناسب تناسباً طردياً مع كتلة هذا الجسم وتسارعه وتكون بنفس اتجاه تسارع الجسم، وهذا يعني أنّ كتلة الجسم تتناسب تناسباً عكسياً مع تسارع الجسم وسرعته؛ فكلما ازدادت كتلة الجسم نحتاج إلى قوة أكبر لنغير حركته. تعتمد خاصية القصور الذاتي للأجسام بشكل أساسي ورئيسي على كتلة الجسم وتزداد بازديادها، هذا يعني أنّ تغيّر الحالة الحركية لجسم ما تكون أصعب كلما كانت كتلته أكبر.

كتلة الجسم وكلتة القصور

يمكننا أن نعرف كتلة الجسم بأنها كمية المادّة الموجودة في داخل هذا الجسم، وكلّما ازدادت كتلة الجسم تزداد صعوبة تغيير حالته الحركيّة (حسب قانون نيوتن الثاني)؛ فإيقاف قطار متحرّك، يحتاج إلى قوة أكبر بكثير من إيقاف سيارة صغيرة تسير بنفس السرعة، وعادةً ما يعرف علماء الفيزياء الكتلة بأنها قياس للقصور الذاتي بدلاً عن قياس المادّة.

بينما يمكن أن نعرف كتلة القصور للجسم على أنها الممانعة والمقاومة التي يبديها أي جسم ضد أي قوة تحاول أن تغير في حالته الحركية، وبذلك نجد أنّ العلاقة بين القصور الذاتي لجسم وكتلته هي علاقة طرديّة، فالقصور الذاتي لجسم يزداد بازدياد كتلته، حيث يكون القصور أكبر للجسم الذي كتلته أكبر ومقاومته لتغير حالته الحركية أكبر.