لَختی (Inertia): مقاومت جسم در برابر تغییر حالت حرکت
لختی چیست و از کجا آمده است؟
اگر تا به حال سعی کردهاید یک چرخ دستی سنگین پر از کتاب را به حرکت درآورید، متوجه مقاومت آن در برابر شروع حرکت شدهاید. یا اگر در اتوبوس ایستادهاید و راننده ناگهان ترمز کند، شما به سمت جلو پرت میشوید. این پدیدهها همه نشاندهندهی یک مفهوم فیزیکی مهم به نام لختی هستند.
ایدهی لختی برای اولین بار به صورت علمی توسط گالیله۲ مطرح شد، اما ایزاک نیوتن۳ آن را در قالب قانون اول حرکت۴ خود در کتاب «اصول ریاضی فلسفه طبیعی» در سال 1687 میلادی مطرح کرد. قانون اول نیوتن یا «قانون لختی» میگوید:
به زبان سادهتر، اجسام تنبل هستند! آنها دوست ندارند حالت فعلیشان (سکون یا حرکت) تغییر کند. این تمایل ذاتی برای حفظ وضع موجود، همان لختی است.
انواع لختی: سکون و حرکت
لختی را میتوان بر اساس حالت اولیهی جسم به دو نوع اصلی تقسیم کرد:
| نوع لختی | تعریف | مثال ملموس |
|---|---|---|
| لختی در سکون۵ | مقاومت جسم ساکن در برابر شروع حرکت. | هل دادن یک ماشین خاموش. قسمت ابتدایی کار بسیار سخت است زیرا باید بر لختی سکون آن غلبه کنید. |
| لختی در حرکت۶ | مقاومت جسم متحرک در برابر توقف یا تغییر جهت یا سرعت. | وقتی دوچرخه سواری میکنید و ترمز میگیرید، دوچرخه بلافاصله نمیایستد و مسافتی را به دلیل لختی حرکت طی میکند. |
| لختی در تغییر جهت | (زیرمجموعه لختی حرکت) مقاومت جسم در برابر تغییر مسیر حرکت. | هنگام پیچیدن سریع با ماشین، بدن شما تمایل دارد به سمت بیرون پیچ کج شود. این به دلیل تمایل بدن شما برای حفظ حرکت مستقیم قبلی است. |
لختی و جرم: یک رابطه مستقیم و حیاتی
یک سؤال مهم: آیا لختی همه اجسام یکسان است؟ قطعاً نه. لختی یک جسم به کمیتی فیزیکی به نام جرم۷ بستگی دارد. جرم مقدار ماده تشکیلدهنده یک جسم است و واحد آن کیلوگرم (kg) است.
رابطه بسیار ساده است: هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، لختی آن نیز بیشتر است. یعنی تغییر حالت حرکت (شروع حرکت، توقف یا تغییر جهت) برای یک جسم سنگینتر دشوارتر است. برای درک این موضوع، کافی است تلاش برای به حرکت درآوردن یک توپ پینگپونگ را با تلاش برای به حرکت درآوردن یک توپ بولینگ مقایسه کنید.
لختی در خدمت ایمنی و زندگی روزمره
لختی فقط یک مفهوم تئوری در کتابهای درسی نیست. درک این مفهوم نقش حیاتی در طراحی بسیاری از وسایل ایمنی و فعالیتهای روزمره دارد.
۱. کمربند ایمنی و کیسه هوا در خودرو: وقتی خودرویی ناگهان متوقف میشود (مثلاً در یک تصادف)، به دلیل لختی، سرنشینان تمایل دارند با سرعت قبلی به حرکت خود به سمت جلو ادامه دهند. کمربند ایمنی با اعمال یک نیروی مخالف (اصطکاک و کشش) و کیسه هوا با ایجاد یک سطح نرم برای توقف تدریجی، این حرکت را خنثی کرده و از برخورد سرنشینان با شیشه یا فرمان جلوگیری میکنند.
۲. فاصله توقف خودرو: رانندگان باید بدانند که حتی پس از فشردن پدال ترمز، خودرو بلافاصله نمیایستد. به دلیل لختی، خودرو مسافتی را طی میکند تا سرعتش به صفر برسد. این فاصله به «فاصله ترمز» معروف است و یکی از دلایل اصلی رعایت فاصله طولی با خودروی جلویی است.
۳. ورزش و بازی:
- در هاکی، بازیکن برای اینکه توپ را روی یخ متوقف کند، باید نیرویی در خلاف جهت حرکت آن وارد کند.
- در پرش با نیزه، ورزشکار میدود تا لختی حرکت را در خود ایجاد کند. این لختی کمک میکند تا حتی پس از اینکه نیزه در جعبه ماسه فرومیرود، بدن ورزشکار به سمت بالا و جلو پرتاب شود.
- تکان دادن شاخهی درخت برای ریختن میوه: شما با تکان دادن شاخه، به میوهها شتاب میدهید، اما زمانی که شاخه متوقف میشود، میوهها به دلیل لختی خود تمایل دارند به حرکت ادامه دهند و از شاخه جدا میشوند.
پرسشهای متداول و اشتباهات رایج درباره لختی
پاورقی
۱ لختی (Inertia): معادل فارسی واژه اینرسی. خاصیت ذاتی ماده برای مقاومت در برابر تغییر سرعت (شتاب).
۲ گالیله (Galileo Galilei): دانشمند ایتالیایی سدههای 16 و 17 میلادی که آزمایشهای مهمی در مورد سقوط اجسام و حرکت انجام داد.
۳ ایزاک نیوتن (Isaac Newton): فیزیکدان و ریاضیدان انگلیسی، فرمولکننده قوانین حرکت و گرانش.
۴ قانون اول حرکت (Newton's First Law of Motion): به قانون لختی معروف است.
۵ لختی در سکون (Inertia of Rest).
۶ لختی در حرکت (Inertia of Motion).
۷ جرم (Mass): کمیتی نردهای که میزان ماده یک جسم و نیز معیار لختی آن است.
