Apa itu Inersia?

Anda mungkin menganggap inersia sebagai kekuatan misterius yang mencegah Anda melakukan sesuatu yang harus Anda lakukan, seperti pekerjaan rumah Anda, tetapi bukan itu yang fisikawan maksudkan dengan kata itu. Dalam fisika, inersia adalah kecenderungan suatu benda untuk tetap diam atau dalam keadaan gerak seragam. Kecenderungan ini bergantung pada massa, tetapi tidak persis sama. Anda dapat mengukur kelembaman suatu benda dengan menerapkan gaya untuk mengubah gerakannya. Inersia adalah kecenderungan benda untuk menahan gaya yang diberikan.

Karena mereka tampak begitu masuk akal hari ini, sulit untuk menghargai betapa revolusionernya ketiga Hukum Gerak Newton bagi komunitas ilmiah saat itu. Sebelum Newton dan Galileo, para ilmuwan telah memegang kepercayaan berusia 2.000 tahun bahwa benda memiliki kecenderungan alami untuk berhenti jika dibiarkan sendiri. Galileo membahas keyakinan ini dengan eksperimen yang melibatkan bidang miring yang saling berhadapan. Dia menyimpulkan bahwa bola yang berputar naik turun pada bidang-bidang ini akan terus naik ke ketinggian yang sama selamanya jika gesekan bukan merupakan faktor. Newton menggunakan hasil ini untuk merumuskan Hukum Pertamanya, yang menyatakan:

Setiap benda terus dalam keadaan diam atau bergerak dalam garis lurus kecuali jika dikenai gaya luar.

Fisikawan menganggap pernyataan ini sebagai definisi formal inersia.

Menurut Hukum Kedua Newton, gaya (F) yang diperlukan untuk mengubah keadaan gerak suatu benda adalah produk dari massa benda (m) dan percepatan yang dihasilkan oleh gaya (a):

F = ma

Untuk memahami bagaimana massa berhubungan dengan inersia, pertimbangkan gaya konstan F_c bekerja pada dua badan yang berbeda. Benda pertama memiliki massa m₁ dan benda kedua memiliki massa m₂.

Saat bertindak pada m₁, F_c menghasilkan percepatan a₁:

(F_c = m₁Sebuah₁)

Saat bertindak pada m₂, menghasilkan percepatan a₂:

(F_c = m₂Sebuah₂)

Sejak F_c konstan dan tidak berubah, berikut ini benar:

saya₁Sebuah₁ = m₂Sebuah₂

dan

saya₁/m₂ =₂/Sebuah₁

Jika saya₁ lebih besar dari m₂, maka Anda tahu₂ akan lebih besar dari₁ untuk membuat keduanya sama F_c, dan sebaliknya.

Dengan kata lain, massa benda adalah ukuran kecenderungannya untuk melawan gaya dan terus bergerak dalam keadaan yang sama. Meskipun massa dan inersia tidak memiliki arti yang sama persis, inersia biasanya diukur dalam satuan massa. Dalam sistem SI, satuannya adalah gram dan kilogram, dan dalam sistem Inggris, satuannya adalah siput. Para ilmuwan biasanya tidak membahas masalah inersia dalam gerak. Mereka biasanya membahas massa.

Benda yang berputar juga memiliki kecenderungan untuk menahan gaya, tetapi karena benda itu terdiri dari kumpulan partikel yang that pada berbagai jarak dari pusat rotasi, para ilmuwan berbicara tentang momen inersianya daripada inersianya. Inersia benda yang bergerak linier dapat disamakan dengan massanya, tetapi menghitung momen inersia benda yang berputar lebih rumit karena bergantung pada bentuk benda. Ekspresi umum untuk momen inersia (I) atau benda berputar bermassa m dan jari-jari r adalah

saya = kmr²

di mana k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk benda. Satuan momen inersia adalah (massa) • (jarak sumbu-ke-rotasi-massa)².