تم النشر اليوم 2024/06/07 | تعريف القصور الذاتي

تطبيقات على القصور الذاتي

إنّ المشاهدات والتطبيقات التي يمكن تفسيرها اعتماداً على خاصية القصور الذاتي كثيرة جداً؛ ومن أبرزها ما يأتي:

السيارة التي تسير بخط مستقيم وبسرعة ثابتة، ثمّ تتوقّف بشكل مفاجئ: فإنّ الراكب في السيارة يندفع بشدة نحو الأمام، وتفسير ذلك يستمد من مفهوم القصور الذاتي حيث كان جسد الراكب متحركاً بسرعة السيارة، فعندما توقفت السيارة فجأة بفعل الكوابح بقي متحركاً بالسرعة والاتجاه نفسه محافظاً على حالته الحركية عاجزاً عن إيقاف نفسه بنفسه، ومن هنا تظهر أهميّة استخدام حزام الأمان وتثبيت الحمولات والبضائع على المركبات؛ إذ يتمّ استخدام حمّالة الأمتعة فوق المركبات، فإذا ما توقّفت الحافلة بشكل مفاجئ فإن الحمالة تمنع الأمتعة من الانزلاق.
مسند الرأس: الذي يثبت فوق مقاعد السيارات تطبيقاً آخر على الاستفادة من قانون القصور الذاتي.
الوسادة الهوائية: انتشر حديثاً استخدام وسائل أمان أخرى في السيارات الحديثة؛ وهي الوسادة الهوائيّة التي تنتفخ عند وقوع حادث فتقلّل من سرعة الراكب وتمنع اندفاعه للأمام. إذاً نتوصّل من القانون الأول لنيوتن في الحركة المُسمّى بقانون القصور الذاتي أن أيّ جسم له كتلة قصور تجعله يمانع التغيير في الحركة.
تساقط الأوراق والثمار عند اهتزاز أغصان الشجرة: ويحدث ذلك بسبب أنّ الفرع كان في حالة من السكون، ولكن عند هز الشجرة، فإن الفرع سيتحرك وفي المقابل تبقى الأوراق والثمار في حالة من السكون، مما سيؤدي إلى سقوطها.
نفض الغبار عن السجادة باستخدام العصا: ففي هذه الحالة تبدأ السجادة بالتحرك، إلا أنّ ذرات الغبار الموجودة فيها تبقى في حالة من السكون، وبالتالي عند القيام بالضرب المتكرر للسجادة فإنّ هذه الذرات تبدأ بالتساقط عن السجادة.
السقوط إلى الأمام عند النزول من حافلة متحركة: حيث أنّ الجزء العلوي من الجسم في مثل هذه الحالة يبقى متحركًا، وعند تلامس القدمين مع الأرض التي تكون في حالة من السكون تتوقف القدمين عن الحركة، إلا أنّ جسم الراكب لن يتوقف، فينقلب إلى الأمام.
استمرار دوران الحليب في حركة دائرية: حتى بعد الانتهاء من تقليبه بواسطة الملعقة.
إلقاء جسم ما من نافذة القطار أثناء تحركه: حيث سيتحرك هذا الجسم في الاتجاه المعاكس لاتجاه حركة القطار، وبسرعة مساوية لسرعته.

مفهوم القصور الذاتي

يُسمّى القانون الأول لنيوتن في الحركة بقانون “القصور الذاتي”، والذي ينصّ على أنّ “الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة يبقى كذلك، ما لم تؤثّر فيه قوة محصلة “. ومعنى ذلك أنّ الجسم قاصر؛ أي عاجز من تلقاء نفسه عن تغيير حالته الحركية، وذاك لأنّ الأجسام بطبيعتها تميل للمحافظة على حالتها الحركية سواءً أكانت ساكنة أم متحركة؛ فالجسم الساكن يميل لأن يبقى ساكناً، وكذلك الجسم المتحرّك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يميل لأن يبقى متحركاً في نفس حالته الحركية، وبذلك تُمانع الأجسام بشكل عام تغيير حالتها الحركية.

القصور الذاتي في الفضاء

تنطبق قوانين الفيزياء بشكلٍ كامل على الأجسام الموجودة في الفضاء، كما تنطبق على الأشياء الموجودة على الأرض، لذا فإن الأجسام في الفضاء أيضًا تتبع قانون القصور الذاتي، إذ إنها تتحرك وتسافر في خطٍ مستقيم، ما لم يوجد قوة تتسبب بإيقافها عن الحركة، أو تغير من مسار حركتها، وهذه القوة تتمثل في الجاذبية (بالإنجليزية: Gravity)، فهي تُعد من أهم القوى في الفضاء التي لديها القدرة على تغيير مسار الأجسام، أو سحبها من مسارها المعتاد، أو ربما التسبب في تحطمها.

ومن الأمثلة العملية التي يمكن من خلالها الاستدلال على مبدأ القصور الذاتي في الفضاء ما يأتي:

معاناة رواد الفضاء من عدم القدرة على التوقف عن الحركة أثناء وجودهم داخل مركباتهم الفضائية؛ وذلك بسبب انعدام الجاذبية فيها.
استمرار دوران الأجسام مثل الأقمار الصناعية حول الأرض في مساراتها الخاصة، وعدم إمكانية خروجها منها.
تراجع بعض المجسات الفضائية بعد إطلاقها وتجاوزها الغلاف الجوي للأرض.