ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโมเมนตัมและความเฉื่อยคือโมเมนตัมเป็นคุณสมบัติที่คำนวณได้ทางกายภาพ ในขณะที่เราไม่สามารถคำนวณความเฉื่อยโดยใช้สูตรได้
ความเฉื่อยและโมเมนตัมเป็นแนวคิดสองประการในการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุแข็ง โมเมนตัมและความเฉื่อยมีประโยชน์ในการอธิบายสถานะปัจจุบันของวัตถุ ทั้งความเฉื่อยและโมเมนตัมเป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับมวลของวัตถุ นอกจากนี้ คำศัพท์เหล่านี้เป็นตัวแปรเชิงสัมพัทธภาพ ซึ่งหมายความว่าสมการในการคำนวณคุณสมบัติเหล่านี้จะแปรผันเมื่อความเร็วของวัตถุเข้าใกล้ความเร็วแสง อย่างไรก็ตาม พวกมันมีบทบาทสำคัญในกลไกของนิวตัน (กลศาสตร์ดั้งเดิม) และกลไกเชิงสัมพัทธภาพ
โมเมนตัมคืออะไร
โมเมนตัมเป็นเวกเตอร์ เราสามารถกำหนดให้เป็นผลคูณของความเร็วและมวลเฉื่อยของวัตถุได้ กฎข้อที่สองของนิวตันเน้นที่โมเมนตัมเป็นหลัก รูปแบบเดิมของกฎข้อที่สองระบุว่า;
แรง=มวล x ความเร่ง
เราสามารถเขียนในรูปของการเปลี่ยนแปลงความเร็วเป็น:
แรง=(มวล x ความเร็วสุดท้าย – มวล x ความเร็วเริ่มต้น)/เวลา
ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์มากขึ้น เราสามารถเขียนสิ่งนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม/เวลา ความเร่งที่อธิบายไว้ในสูตรของนิวตันนั้นแท้จริงแล้วเป็นลักษณะของโมเมนตัม มันบอกว่าโมเมนตัมจะถูกสงวนไว้หากไม่มีแรงภายนอกกระทำการในระบบปิด เราสามารถเห็นสิ่งนี้ในเครื่องดนตรีง่ายๆ “บาลานซ์บอล” หรือเปลของนิวตัน
รูปที่ 01: Newton's Cradle
โมเมนตัมอยู่ในรูปแบบของโมเมนตัมเชิงเส้นและโมเมนตัมเชิงมุม โมเมนตัมรวมของระบบเท่ากับผลรวมของโมเมนตัมเชิงเส้นและโมเมนตัมเชิงมุม
ความเฉื่อยคืออะไร
ความเฉื่อยมาจากคำภาษาละตินว่า “iners” ซึ่งแปลว่าเกียจคร้านหรือขี้เกียจ ดังนั้นความเฉื่อยจึงเป็นการวัดว่าระบบมีความเกียจคร้านเพียงใด กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเฉื่อยของระบบทำให้เราทราบว่าการเปลี่ยนแปลงสถานะปัจจุบันของระบบนั้นยากเพียงใด ยิ่งความเฉื่อยของระบบสูง ยิ่งเปลี่ยนความเร็ว ความเร่ง ทิศทางของระบบได้ยากขึ้น
วัตถุที่มีมวลมากจะมีแรงเฉื่อยสูงกว่า นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้เคลื่อนไหวได้ยาก เนื่องจากมันอยู่บนพื้นผิวที่ไม่มีการเสียดสี วัตถุมวลสูงที่กำลังเคลื่อนที่ก็จะหยุดยากเช่นกันกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันให้แนวคิดที่ดีเกี่ยวกับความเฉื่อยของระบบ มันระบุว่า "วัตถุที่ไม่อยู่ภายใต้แรงภายนอกใด ๆ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่" มันบอกเราว่าวัตถุมีคุณสมบัติที่ไม่เปลี่ยนแปลง เว้นแต่จะมีแรงภายนอกกระทำต่อสิ่งนั้น นอกจากนี้เรายังสามารถพิจารณาวัตถุที่อยู่นิ่งเป็นวัตถุที่มีความเร็วเป็นศูนย์ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ ความเฉื่อยของวัตถุมีแนวโน้มเป็นอนันต์เมื่อความเร็วของวัตถุถึงความเร็วแสง ดังนั้นจึงต้องใช้แรงอนันต์เพื่อเพิ่มความเร็วในปัจจุบัน เราพิสูจน์ได้ว่าไม่มีมวลใดเข้าถึงความเร็วแสงได้
โมเมนตัมและความเฉื่อยต่างกันอย่างไร
โมเมนตัมเป็นผลคูณของความเร็วและมวลเฉื่อยของวัตถุ ในขณะที่ความเฉื่อยบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนสถานะปัจจุบันของระบบทำได้ยากเพียงใด ดังนั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโมเมนตัมและความเฉื่อยก็คือ โมเมนตัมเป็นคุณสมบัติที่คำนวณได้ทางกายภาพ ในขณะที่เราไม่สามารถคำนวณความเฉื่อยโดยใช้สูตรได้นอกจากนี้ ความเฉื่อยเป็นเพียงแนวคิดที่ช่วยให้เราเข้าใจและกำหนดกลไกได้ดีขึ้น แต่โมเมนตัมเป็นคุณสมบัติของวัตถุที่เคลื่อนที่
ยิ่งไปกว่านั้น ในขณะที่โมเมนตัมมาในรูปของโมเมนตัมเชิงเส้นและโมเมนตัมเชิงมุม ความเฉื่อยมาในรูปแบบเดียวเท่านั้น นอกจากนี้ ในบางกรณีโมเมนตัมก็ถูกสงวนไว้ และเราสามารถใช้การอนุรักษ์โมเมนตัมนี้เพื่อแก้ปัญหา อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นต้องอนุรักษ์ความเฉื่อยในทุกกรณี ดังนั้นเราจึงสามารถพิจารณาสิ่งนี้ว่าเป็นความแตกต่างระหว่างโมเมนตัมและความเฉื่อย
สรุป – โมเมนตัม vs ความเฉื่อย
ความเฉื่อยเป็นเพียงแนวคิดที่ช่วยให้เราเข้าใจและกำหนดกลไกได้ดีขึ้น แต่โมเมนตัมเป็นคุณสมบัติของวัตถุเคลื่อนที่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโมเมนตัมและความเฉื่อยคือ โมเมนตัมเป็นสมบัติที่คำนวณได้ทางกายภาพ ในขณะที่ความเฉื่อยไม่ใช่