มวลและความเฉื่อย คืออะไร และมนุษย์ประยุกต์ใช้เรื่องนี้อย่างในชีวิตประจำวัน

วัตถุทุกอย่างบนโลกนี้ล้วนมีมวล (น้ำหนัก) ในตัวเอง และมีแรงพื้นฐานที่กระทำต่อวัตถุเหล่านั้น อย่างแรงดึงดูดของโลก นอกจากนี้ แรงต่างๆ ที่เกิดขึ้นจากธรรมชาติ และมนุษย์ ก็ส่งผลต่อ มวลและความเฉื่อย ของวัตถุเช่นกัน

มวลและความเฉื่อย – จากการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า “แรง” (Force) สามารถก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุในลักษณะต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นการคงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุให้หยุดนิ่ง หรือทำให้วัตถุเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงที่ รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงทิศทาง ความเร็ว หรือแม้แต่รูปร่างของวัตถุให้แตกต่างไปจากเดิม ซึ่งในทางฟิสิกส์ แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ (Vector) มีหน่วยเป็นนิวตัน (Newton; N)

มวลและความเฉื่อย, มวล, วัตถุ, การเคลื่อนที่, ทิศทางการเคลื่อนที่, แรงโน้มถ่วง, แรง, ความเฉื่อย — สุนัขลากเลื่อน แรงดึงของสุนัขที่ถูกผูกด้วยเชือกที่ตรึงกับตัวเลื่อน ทำให้เลื่อนเคลื่อนที่ไปตามแรงดึงของฝูงสุนัข / ภาพถ่าย Stuart Dunns

นอกจาก “แรง” จะทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ได้แล้ว มวล (Mass) ยังเป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

ในหลักฟิสิกส์ มวล หมายถึง ปริมาณของสสารในวัตถุนั้น ๆ เป็นหนึ่งในคุณสมบัติประจำตัวของวัตถุที่ต้านทานการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ เมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ มวลเป็นปริมาณสเกลาร์ (Scalar) มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (Kilogram; kg)

เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุที่อยู่นิ่ง มวลคือความต้านทานหรือความพยายามที่จะทำให้วัตถุนั้นไม่เคลื่อนที่ ในทางกลับกัน หากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่ มวลคือความพยายามที่เกิดขึ้น เพื่อต้านทานการหยุดนิ่งหรือทำให้วัตถุเคลื่อนที่ต่อไป ซึ่งคุณสมบัติที่เกิดขึ้นนี้ถูกเรียกว่า “ความเฉื่อย” (Inertia) หรือ ความพยายามของวัตถุที่จะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เอาไว้

ในธรรมชาติ วัตถุที่มีมวลมาก ล้วนมีความเฉื่อยมาก และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ได้ยากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย ซึ่งมีความเฉื่อยน้อย ในขณะที่น้ำหนัก (Weight) เป็นผลของแรงโน้มถ่วงโลกที่กระทำต่อวัตถุที่มีมวล ซึ่งส่งผลให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่

กฎของความเฉื่อย (Law of Inertia)

ในกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Laws of Motion) ทั้ง 3 ข้อ หนึ่งในนั้น คือ กฎของความเฉื่อยที่มีใจความว่า “วัตถุจะรักษาสภาวะหยุดนิ่งหรือสภาวะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในแนวเส้นตรง (อัตราเร็วและทิศทางคงที่) นอกจากมีแรงลัพธ์ (ที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์) มากระทำ”

ดังนั้น เมื่อมีแรงลัพธ์ที่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะรักษาสภาพคงเดิมไว้ หากวัตถุหยุดนิ่ง มันจะยังคงหยุดนิ่งตลอดไป แต่หากเคลื่อนที่อยู่ในขณะนั้น วัตถุดังกล่าวจะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยอัตราเร็วคงที่ จนกว่าจะมีแรงอื่น ๆ มากระทำต่อมัน