Inersia: Apa itu & Mengapa Penting? (dengan/Contoh)

Siapa pun yang pernah secara naluriah menahan tangannya di dasbor mobil untuk mengantisipasi kendaraan yang berhenti tiba-tiba memahami konsepkelembaman, bahkan jika dia tidak pernah mencurahkan pemikiran khusus apa pun pada hukum fisika.

Mungkin tidak terpikir oleh penumpang yang waspada ini bahwa prinsip fisik yang sama menjelaskan mengapa dia secara sadar memiringkan kepalanya ke sandaran kepala kursinya setiap kali pengemudi akan menekan pedal gas: Dia tahu dari pengalaman bahwa pengemudi "berkaki timah" cenderung menempatkannya pada risiko whiplash dan membuatnya terkena gaya yang diarahkan ke belakang saat mobil lepas landas.

Menuruni skala urgensi, mencoba mengeluarkan sisa saus salad atau saus tomat dari botol dengan mengocoknya, mulai berlari acara atletik seperti lompat jauh dan goyangan kursi goyang yang berkelanjutan setelah Anda berhenti mencoba mengayunkan semuanya merupakan contoh darihukum inersia, hukum gerak pertama Newton, dalam kehidupan sehari-hari.

Pada tingkat sehari-hari, Anda mungkin mendengar lelucon seorang teman bahwa "kelembaman" mencegahnya bangun dari tempat tidur dan melakukan lari sejauh 5 mil pagi itu. Sementara kemalasan yang dapat dimaafkan seperti itu secara teknis bukanlah contoh formal dari kelembaman dalam dunia fisika, obrolan ringan semacam ini tentang kemiripannya sendiri dengan kemalasan bagaimanapun juga merupakan ilustrasi dari salah satu konsep terpenting dalam semua konsep yang diterapkan. fisika.

Prinsip inersia menjelaskankecenderungan suatu benda untuk tetap dalam keadaan diam atau tetap bergerak dengan kecepatan konstan.Dengan demikian, ini adalah ukuran resistensi suatu objek untuk mengubah keadaannya, baik itu benda yang bergerak atau sesuatu yang duduk di atas meja. Jika suatu benda memiliki lebih banyak kelembaman, itu membutuhkan lebih banyak pekerjaan untuk mengubah keadaannya, baik itu diam atau kecepatan konstan. Sejalan dengan itu, objek dengan inersia lebih sedikit berada dalam keadaan yang lebih mudah diubah.

Salah satu alasan aspek "kecepatan konstan" mungkin tidak intuitif adalah adanya gesekan. Ketika Anda menendang bola ke bawah lapangan, bola memantul dan akhirnya berhenti karena gesekan rumput. Tetapi jika lapangan permainan dapat dibuat tanpa gesekan, bola akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali dihentikan oleh gaya luar. (Tak perlu dikatakan, keadaan ini juga pasti akan mempengaruhi aturan permainan bola – dan yang lainnya – di Bumi.)

• Kadang-kadang, Anda akan melihat hukum inersia disebutkan dengan istilah "kecepatan konstan" bukan "kecepatan konstan". Meskipun benar, ini tidak cukup deskriptif; kelajuan hanyalah besaran (nilai bilangan), sedangkan kelajuan adalah besaran vektor dan oleh karena itu juga mencakup arah (x, y, z).

Isaac Newton (1642-1726) tetap menjadi pemilik salah satu intelek paling luar biasa dalam sejarah manusia, yang pada dasarnya telah menyusun disiplin matematika kalkulus. dari awal dan menyumbangkan pengetahuan tentang gerakan benda yang mengilhami Galileo Galilei, arsitek hebat ide astrofisika dalam dirinya sendiri, dan tak terhitung banyaknya orang lain.

Hukum pertama Newton kadang-kadang disebut hukum inersia karena menggambarkan kecenderungan suatu benda sebagai tergantung pada ada atau tidak adanya gaya eksternal. Tanpa gaya total pada suatu benda, gerakannya tidak akan berubah. Dengan demikian, hukum ini bukan merupakan kontributor persamaan gerak yang juga dikembangkan oleh Newton, mungkin membantu menjelaskan mengapa beberapa siswa tidak terbiasa dengannya.

​hukum kedua Newtonmengusulkan bahwa gaya bertindak untuk mempercepat massa, atau secara matematis,

Hukum ini menghubungkan gaya total dalam suatu sistem, termasuk arahnya, dengan massa dan gerakan partikelnya. Untuk menghitung gaya total, Anda cukup mengambil jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada objek. Akhirnya, hukum ketiga Newton menegaskan bahwa untuk setiap gaya ada gaya yang sama dan berlawanan di alam - "reaksi yang sama dan berlawanan" juga kadang-kadang diterapkan dengan bercanda tetapi jelas dalam sehari-hari bahasa.

Proyek dasar dari semua fisika adalah memahami gerakan benda, termasuk banyak yang tidak dapat dilihat mata manusia dan partikel yang keberadaannya mungkin tidak lebih dari ide main-main. Penerapan hukum inersia di dunia nyata mencakup desain perangkat keselamatan untuk kendaraan, termasuk namun tidak terbatas pada kursi sabuk, yang dapat memberikan kekuatan eksternal untuk menghentikan gerakan tubuh jika terjadi perubahan mendadak dalam fisika langsung lingkungan Hidup.

Inersia suatu objek juga memiliki kegunaan yang menarik dalam perjalanan ruang angkasa. Misalnya, setelah perangkat lepas dari gravitasi bumi, ia akan melanjutkan lintasannya hingga bertemu dengan medan atau objek gravitasi lain. Wahana antariksa dapat dikirim jarak jauh tanpa bahan bakar tambahan yang dibutuhkan selain yang dibutuhkan untuk "melarikan diri" dari Bumi, melakukan perubahan navigasi kecil atau mendarat di objek lain.

Seperti dibahas sebelumnya, benda-benda yang bergerak di Bumi tidak segera tampak "berniat" untuk melanjutkan dengan kecepatan konstan karena gaya gesekan eksternal. Karena gesekan hampir terjadi di mana-mana (bahkan udara memberikan banyak gesekan pada kecepatan yang lebih tinggi) dan terus-menerus melambat objek ke bawah kecuali kekuatan tambahan terus ditambahkan untuk memeranginya, luasnya hukum inersia tidak intuitif.

Kadang-kadang disebut inersia rotasi,momen inersiaadalah analog sudut inersia. Ini adalah properti tubuh yang tergantung pada massa tubuh, jari-jari dan sumbu rotasi. Kelembamansayaadalah untuk gerak rotasi apa massa untuk gerak linier, tetapi meskipun inersia dan massa adalah analog, inersia memiliki satuan massa kali kuadrat jarak (misalnya, kg⋅saya²).

Besaran ini menggambarkan betapa sulit atau mudahnya mengubah rotasi suatu benda, termasuk membuatnya mulai berputar atau menghentikannya ketika sudah berputar.

Juga, sedangkan energi kinetik linier dinyatakan sebagai

energi kinetik rotasi diberikan oleh

dimana mewakilikecepatan sudutdalam radian per detik.

Penting untuk diketahui bahwa konsep inersia tidak akan masuk akal tanpa menggunakan kerangka acuan, ataubingkai inersia. Sebuah bingkai inersia adalah salah satu yang dapat diperlakukan sebagai stasioner sehingga objek lain dalam bingkai dapat diberikan nilai yang berarti untukv​, ​Sebuah​, ​rdan seterusnya. Ini adalah kerangka di mana hukum Newton berlaku. Sebuah sistem koordinat grid biasanya ditumpangkan pada bagian dari frame ini, yang seringkali adalah Bumi itu sendiri.

Sementara Bumi, untuk semua tujuan praktis, adalah "tetap" dalam kaitannya dengan sebagian besar upaya manusia sehari-hari, eksperimen yang cermat dapat menunjukkan bahwa data fisik yang dikumpulkan di laboratorium dalam waktu tertentu lokasi sedikit berbeda dari waktu ke waktu berkat rotasi Bumi bersama dengan revolusinya mengelilingi matahari, gerakan translasi melalui Galaksi Bima Sakti itu sendiri dan sebagainya di.

Pengalaman pribadi juga tampaknya menghadirkan pelanggaran hukum inersia. Dalam hampir semua kasus, kesalahpahaman ini muncul dari ketidaktahuan memperlakukan kerangka acuan sebagai inersia padahal sebenarnya tidak. Misalnya, jika Anda berada di komidi putar yang bergerak, terutama yang memiliki kecepatan sudut tinggi, Anda merasa seolah-olah sedang dipercepat. menyamping setiap saat, daripada merasa seperti tubuh Anda "ingin" terus bergerak dalam garis lurus yang bersinggungan dengan tepi komidi putar.