Setiap benda yang memiliki massa di alam semesta memiliki beban inersia. Segala sesuatu yang memiliki massa memiliki inersia. Inersia adalah resistensi terhadap perubahan kecepatan dan berhubungan dengan hukum pertama Newton tentang gerak.
Memahami Inersia Dengan Hukum Gerak Newton
hukum gerak pertama Newtonmenyatakan bahwa suatu benda yang diam tetap diam kecuali ditindaklanjuti oleh gaya eksternal yang tidak seimbang. Sebuah benda yang mengalami gerak dengan kecepatan konstan akan tetap bergerak kecuali ada gaya luar yang tidak seimbang (seperti gesekan).
Hukum I Newton disebut jugahukum inersia. Inersia adalah resistensi terhadap perubahan kecepatan, yang berarti semakin banyak inersia yang dimiliki suatu benda, semakin sulit untuk menyebabkan perubahan signifikan dalam gerakannya.
Rumus Inersia
Benda yang berbeda memiliki momen inersia yang berbeda. Inersia tergantung pada massa dan jari-jari atau panjang benda dan sumbu rotasi. Berikut ini menunjukkan beberapa persamaan untuk objek yang berbeda saat menghitung inersia beban, untuk kesederhanaan, sumbu rotasi akan berada di sekitar pusat objek atau sumbu pusat.
Lingkaran tentang sumbu tengah:
saya=MR^2
Dimanasayaadalah momen inersia,sayaadalah massa, danRadalah jari-jari benda.
Silinder annular (atau cincin) tentang sumbu pusat:
I=\frac{1}{2}M(R_1^2+R_2^2)
Dimanasayaadalah momen inersia,sayaadalah massa,R1adalah jari-jari di sebelah kiri cincin, danR2 adalah jari-jari di sebelah kanan ring.
Silinder padat (atau piringan) tentang sumbu pusat:
I=\frac{1}{2}MR^2
Dimanasayaadalah momen inersia,sayaadalah massa, danRadalah jari-jari benda.
Energi dan Inersia
Energi diukur dalam joule (J), dan momen inersia diukur dalam kg x m2 atau kilogram dikalikan dengan meter kuadrat. Cara yang baik untuk memahami hubungan antara momen inersia dan energi adalah melalui masalah fisika sebagai berikut:
Hitung momen inersia sebuah piringan yang memiliki energi kinetik 24.400 J ketika berputar 602 putaran/menit.
Langkah pertama dalam memecahkan masalah ini adalah mengubah 602 putaran/menit menjadi satuan SI. Untuk melakukan ini, 602 putaran/menit harus diubah menjadi rad/s. Dalam satu putaran penuh sebuah lingkaran sama dengan 2π rad, yaitu satu putaran dan 60 detik dalam satu menit. Ingat unit harus dibatalkan untuk mendapatkan rad/s.
602\times \frac{2\pi}{60}=63\text{ rad/s}
Momen inersia untuk disk seperti yang terlihat pada bagian sebelumnya adalahsaya = 1/2MR2
Karena benda ini berputar dan bergerak, roda memiliki energi kinetik atau energi gerak. Persamaan energi kinetik adalah sebagai berikut:
KE+\frac{1}{2}Iw^2
DimanaKEadalah energi kinetik,sayaadalah momen inersia, danwadalah kecepatan sudut yang diukur dalamrad/s.
Masukkan 24.400 J untuk energi kinetik dan 63 rad/s untuk kecepatan sudut ke dalam persamaan energi kinetik.
24400=\frac{1}{2}Saya(63)^2
Kalikan kedua ruas dengan 2.
48800=I(63)^2
Kuadratkan kecepatan sudut pada ruas kanan persamaan dan bagi dengan kedua ruas.
I=\frac{48800}{3969}=12,3\text{ kgm}^2
Beban Inersia
Beban inersia atausayadapat dihitung tergantung pada jenis objek dan sumbu rotasi. Sebagian besar benda yang memiliki massa dan panjang atau jari-jari tertentu memiliki momen inersia. Pikirkan inersia sebagai resistensi terhadap perubahan, tetapi kali ini, perubahannya adalah kecepatan. Katrol yang memiliki massa tinggi dan jari-jari sangat besar akan memiliki momen inersia yang sangat tinggi. Mungkin dibutuhkan banyak energi untuk menggerakkan katrol, tetapi setelah katrol mulai bergerak, akan sulit untuk menghentikan beban inersia.