قانون حفظ الزخم هو مبدأ أساسي في الفيزياء ينص على أن الزخم الكلي لنظام مغلق لا يتغير مع مرور الوقت، أي أنه يبقى محفوظًا إذا لم تؤثر على النظام قوى خارجية. باختصار، الزخم في النظام قبل حدوث أي تفاعل أو تصادم يساوي الزخم بعده.
ما هو الزخم؟
الزخم، أو "كمية الحركة"* هو كمية تعبر عن حركة جسم ما وتعتمد على كتلته وسرعته. يمكن حساب الزخم بضرب كتلة الجسم في سرعته. وبالتالي، جسمٌ أثقل أو أسرع له زخم أكبر. عندما نتحدث عن حفظ الزخم، فإننا نعني أن مجموع الزخم لجميع الأجسام في نظام معين يبقى ثابتًا ما لم تؤثر عليه أي قوى خارجية.
تطبيقات قانون حفظ الزخم
يُستخدم قانون حفظ الزخم في العديد من المجالات مثل التحليل الرياضي للتصادمات بين الأجسام، سواء كانت تصادمات مرنة أو غير مرنة، وفي فهم حركة المركبات الفضائية، بالإضافة إلى تفسير الظواهر في الفيزياء الكلاسيكية والذرية.
مثال عملي
تخيل شخصين على زلاجة على سطح جليدي أملس، لا توجد فيه مقاومة للاحتكاك. إذا دفع الشخص الأول الآخر بعيدًا، فإن النظام المكوّن من الشخصين يظل محافظًا على زخمهم الكلي. يتحرك الشخص الأول في اتجاه معاكس لذلك الذي تحرك فيه الشخص الثاني، وذلك لأن الزخم الكلي للنظام يجب أن يبقى كما هو.
الفرق بين الزخم الخطي والزاوي
من الجدير بالذكر أن قانون حفظ الزخم ينطبق على نوعين رئيسيين: الزخم الخطي، وهو الحركة في خط مستقيم، والزخم الزاوي، وهو الدوران حول نقطة معينة. كلا النوعين يخضعان لمبدأ الحفظ إذا لم تؤثر على النظام قوى أو عزم دوران خارجي.
الصيغة الرياضية لقانون حفظ الزخم
يمكن التعبير عن القانون رياضيًا بالعلاقة: مجموع الزخم قبل التفاعل = مجموع الزخم بعد التفاعل، أو:
m1 * v1_initial + m2 * v2_initial = m1 * v1_final + m2 * v2_final
حيث m هي الكتلة وv السرعة لكل جسم قبل وبعد التصادم.
هذا القانون أحد الأعمدة التي تبنى عليها العديد من النظريات والتطبيقات في الفيزياء والهندسة، ويوفر فهمًا عميقًا لكيفية تفاعل الأجسام وتحركها في بيئات مختلفة.
