Todo objeto que tiene masa en el universo tiene cargas de inercia. Todo lo que tenga masa tiene inercia. La inercia es la resistencia a un cambio de velocidad y se relaciona con la primera ley de movimiento de Newton.
Comprensión de la inercia con la ley de movimiento de Newton
Primera ley de movimiento de Newtonestablece que un objeto en reposo permanece en reposo a menos que actúe sobre él una fuerza externa desequilibrada. Un objeto que experimenta un movimiento de velocidad constante permanecerá en movimiento a menos que actúe sobre él una fuerza externa desequilibrada (como la fricción).
La primera ley de Newton también se conoce como laley de inercia. La inercia es la resistencia a un cambio en la velocidad, lo que significa que cuanto más inercia tiene un objeto, más difícil es provocar un cambio significativo en su movimiento.
Fórmula de inercia
Los diferentes objetos tienen diferentes momentos de inercia. La inercia depende de la masa y del radio o longitud del objeto y del eje de rotación. A continuación se indican algunas de las ecuaciones para diferentes objetos al calcular la inercia de la carga, por simplicidad, el eje de rotación estará alrededor del centro del objeto o eje central.
Aro sobre el eje central:
Yo = señor ^ 2
DóndeIes el momento de inercia,METROes masa, yRes el radio del objeto.
Cilindro anular (o anillo) alrededor del eje central:
I = \ frac {1} {2} M (R_1 ^ 2 + R_2 ^ 2)
DóndeIes el momento de inercia,METROes masa,R1es el radio a la izquierda del anillo, yR2 es el radio a la derecha del anillo.
Cilindro sólido (o disco) sobre el eje central:
I = \ frac {1} {2} MR ^ 2
DóndeIes el momento de inercia,METROes masa, yRes el radio del objeto.
Energía e inercia
La energía se mide en julios (J) y el momento de inercia se mide en kg x m2 o kilogramos multiplicado por metros cuadrados. Una buena forma de entender la relación entre el momento de inercia y la energía es a través de problemas de física de la siguiente manera:
Calcule el momento de inercia de un disco que tiene una energía cinética de 24,400 J cuando gira 602 rev / min.
El primer paso para resolver este problema es convertir 602 rev / min a unidades SI. Para hacer esto, 602 rev / min deben convertirse a rad / s. En una rotación completa de un círculo es igual a 2π rad, que es una revolución y 60 segundos en un minuto. Recuerde que las unidades deben cancelarse para obtener rad / s.
602 \ times \ frac {2 \ pi} {60} = 63 \ text {rad / s}
El momento de inercia de un disco como se vio en la sección anterior esYo = 1 / 2MR2
Dado que este objeto gira y se mueve, la rueda tiene energía cinética o energía de movimiento. La ecuación de energía cinética es la siguiente:
KE + \ frac {1} {2} Iw ^ 2
DóndeKEes energía cinética,Ies el momento de inercia, ywes la velocidad angular que se mide enrad / s.
Inserte 24,400 J para energía cinética y 63 rad / s para velocidad angular en la ecuación de energía cinética.
24400 = \ frac {1} {2} I (63) ^ 2
Multiplica ambos lados por 2.
48800 = I (63) ^ 2
Cuadre la velocidad angular en el lado derecho de la ecuación y divida por ambos lados.
I = \ frac {48800} {3969} = 12,3 \ text {kgm} ^ 2
Carga inercial
La carga inercial oIse puede calcular en función del tipo de objeto y del eje de rotación. La mayoría de los objetos que tienen masa y cierta longitud o radio tienen un momento de inercia. Piense en la inercia como la resistencia al cambio, pero esta vez, el cambio es la velocidad. Las poleas que tienen una masa alta y un radio muy grande tendrán un momento de inercia muy alto. Puede que se necesite mucha energía para poner en marcha la polea, pero una vez que comience a moverse, será difícil detener la carga inercial.