עקרון ההתמדה (או אינרציה, inertia), הנו אחד המושגים החשובים ביותר בפיזיקה.
החוק הראשון של ניוטון מבוסס למעשה על עקרון ההתמדה.

עקרון ההתמדה קובע כי כל גוף שואף להישאר במצב בו הוא נמצא. אם הגוף נמצא במנוחה הוא ישאף להישאר במקומו, ואם הגוף נמצא בתנועה הוא ישאף לשמור על מהירותו, (גודלה וכיוונה). מעקרון זה, ניוטון ניסח את החוק הראשון: כאשר שקול הכוחות הפועל על שוהה לאפס, הגוף יתמיד במצב התנועה שלו, כלומר, אם הגוף לא נע הוא ימשיך לא לנוע, ואם לגוף יש מהירות הוא ימשיך לנוע בקו ישר ובמהירות קבועה.( דהיינו יתמיד בתנועתו) . כדי לשנות את גודל או את כיוון מהירות הגוף (כלומר להעניק לו תאוצה), יש להפעיל עליו כוח.

מערכות יחוס אינרצליות: כל תנועה היא יחסית: העתקו של גוף, מהירותו ותאוצתו נמדדים ביחס למערכת צירים מוגדרת, המכונה מערכת ייחוס. ניתן לנסח את החוק הראשון של ניוטון באופן הבא: קיימת מערכת ייחוס, אשר ביחס אליה מהירותו של כל גוף חופשי אינה משתנה. מערכת ייחוס אינרציאלית: מערכת אשר ביחס אליה מהירותו של כל גוף חופשי אינה משתנה. לדוגמא: הארץ מהווה מערכת ייחוס אינרציאלית בקירוב. מכונית מאיצה אינה מהווה מערכת כזו. אם מערכת ייחוס מסויימת היא אינרציאלית, אזי כל מערכת ייחוס אחרת, הנעה ביחס אליה במהירות קבועה, אף היא אינרציאלית. מכאן שקיימות אינסוף מערכות ייחוס אינרציאליות. על מנת שנוכל לזהות מערכת ייחוס אינרציאלית יש לצפות בגוף חופשי. אם הוא אינו מואץ ביחס למערכת מסוימת, אזי היא אינרציאלית. ניקח לדוגמה כדור שמונח על המדרכה. ביחס למערכת המדרכה הכוח השקול הפועל על הגוף הוא אפס. אם נתבונן בכדור דרך חלון מכונית מאיצה, הרי ביחס למערכת המכונית הכדור מואץ (בכיוון הפוך לתאוצת המכונית), למרות שהכוח השקול עליו הוא אפס. כלומר במערכת המכונית מהירותו של גוף חופשי כן משתנה, מכן נובע שמערכת המכונית אינה מערכת אינרציאלית. באופן מעשי אין בטבע גופים חופשיים במלוא מובן המילה, זאת משום שתמיד יהיו גרמי שמיים שיפעילו עליו כוחות. רחוק מגרמי השמיים הכוחות ייחלשו, אך לא עד כדי אפס. זאת ועוד, כל מכשיר מדידה שבאמצעותו נמדוד את מהירות הגוף נמצא באינטראקציה עם הגוף, לכן שוב הגוף לא יהיה גוף חופשי.

 

עקרון היחסות של גליליי: גלילאו גליליי הגיע לכלל מסקנה כי לא ניתן להבחין נסיונית בין שתי מערכות ייחוס הנעות במהירות קבועה. עקרון זה נקרא עקרון היחסות של גליליי, והוא נחשב לאחד מעקרונות היסוד החשובים במכניקה הניוטונית (הקלאסית). הבחנה זו הינה למעשה הבסיס שעליה אינשטיין פיתח את תורת היחסות הפרטית.


באיור שני מערכות יחוס אינרציאליות O ו O'. בשני מערכות היחוס חוקי הפיזיקה זהים, כל אחת מהן טוענת "שהיא זו שבמנוחה".

על מושג ההתמדה אפשר לקרוא בספרו של עדי רוזן "מכניקה ניוטונית" בהוצאת מכון ויצמן

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

3 תגובות

  • תמי

    תודה

    תודה רבה עזר לי מאוד!

  • מיכאל גדלין

    כוחות אינרציאליים

    יש לי שאלה במבחן מה זה כוח אינרציאלי אשמח אם תעזרו לי תודה

  • משה