התמד

בפיזיקה, עקרון ההֶתְמֵד (עקרון ההתמדה או האִינֶרְצִיָּיה), קובע כי כל גוף נוטה להישאר במצב בו הוא נמצא: אם במנוחה – ישאף להישאר במקומו, ואם בתנועה – ישאף לשמור על מהירותו, (גודלה וכיוונה). במילים אחרות, כאשר על גוף לא פועל כוח או אם סכום הכוחות על הגוף מתאפס, מהירותו לא תשתנה. מצב זה, בו מהירות הגוף לא משתנה, מכונה התמדה. את העיקרון ניסח לראשונה גלילאו גליליי, כשערך את מחקרו על גופים ותנועותם. העיקרון, כפי שנוסח על ידי גליליי, הוא:

"גוף הנע על משטח אופקי ללא הפרעה חיצונית ימשיך לנוע באותו כיוון ובמהירות קבועה."

גליליי הסיק מכך כי לא ניתן להבחין נסיונית בין שתי מערכות ייחוס הנעות במהירות קבועה. עיקרון זה נקרא עקרון היחסות של גליליי, והוא יסוד חשוב של המכניקה הקלאסית. עקרון ההתמדה של גליליי הפך מאוחר יותר להיות החוק הראשון בשלושת חוקי התנועה של ניוטון.

בניסוח מתמטי, אומרים כי כאשר שקול הכוחות על גוף שווה לאפס, הגוף ינוח או ינוע בתנועה קצובה, כלומר יהיה ללא תאוצה: $\sum {\vec {F}}=0\Leftrightarrow {\vec {a}}={\frac {d{\vec {v}}}{dt}}=0\,\ {\vec {v}}={\textrm {const}}$.

כדי לשנות את גודל או את כיוון מהירות הגוף (כלומר להעניק לו תאוצה), יש להפעיל עליו כוח.

במערכת ללא ריק, על הגוף יפעל חיכוך, שזהו מרכיב המפעיל כח מנוגד לכיוון ההתמד, לפיכך המהירות של הגוף תקטן. אפילו בחלל יש צפיפות חלקיקים מסוימת, אמנם החיכוך אפסי ביחס למהירות העצמים הנעים במסלול (תחת השפעת כבידה או בריחה), לפיכך ההשפעה היא זניחה.

תלות במערכת הייחוס

ערך מורחב – מערכת ייחוס

מהירות ומיקום הם גדלים יחסיים. כלומר: אין משמעות פיזיקלית למינוחים כמו מהירות אבסולוטית, או מיקום אבסולוטי. בפיזיקה ניתן לבצע חישובים לגבי מיקומים ומהירויות רק כאשר הם נקבעים יחסית לחפץ אחר במרחב. כשאנו בוחרים ביחס למה אנו מודדים גדלים אלה, אנו בוחרים מערכת ייחוס. עקרון ההתמדה תלוי, אפוא, במערכת הייחוס שבה אנו בוחרים להתחשב, ואינו תקף בחלק ממערכות הייחוס האחרות ביקום. אם, לדוגמה, נשב במכונית מאיצה – ונמדוד את כל המהירויות והתאוצות יחסית למכונית – נגלה תופעות משונות. נראה לדוגמה, כי עיפרון שנח במקומו על לוח המחוונים יתחיל להתגלגל לכיווננו (כלומר: יאיץ לכיוננו) וייפול על קרקע המכונית, על אף שלא פועל עליו כוח. נצטרך לקבוע כי גם חפצים שלא פועלים עליהם כוחות מאיצים, או שנצטרך "להמציא" כוחות מדומים שיסבירו תאוצות אלה.

דוגמאות שכיחות להתמד

• בעת תאוצה או האטה של מכונית (וכיוצא בזה) מרגישים עצמנו נמשכים לצד המנוגד לכיוון ההאצה.
• חללית המשוגרת מכדור הארץ, ברגע שהמנועים מפסיקים, היא ממשיכה במהירות אותה קיבלה .
• אוניות משא ומיכליות נפט מכבות את מנועיהן כמה קילומטרים לפני הגעה למקום עגינתן, וממשיכות לשייט הודות להתמד.
• שימוש בקלע דוד או ברוגטקה.
• ישנן הדגמות פיזיקה ותעלולי מדע המבוססים על עקרון התמד
• גלגל תנופה.

ראו גם

• גרר (כוח)
• כוח צנטריפוגלי
• עקרון מאך

קישורים חיצוניים

• מהו עקרון ההתמדה או האינרציה?, באתר אנציקלופדיה אאוריקה
• חיים ברק, מהי אינרציה?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 בספטמבר 2009
• דוגמאות רבות למצבים בהם פועלת האינרציה
• התמד, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)