O que é inércia?

Você pode pensar na inércia como uma força misteriosa que o impede de fazer algo que você tem que fazer, como seu dever de casa, mas não é isso que os físicos querem dizer com a palavra. Na física, a inércia é a tendência de um objeto permanecer em repouso ou em um estado de movimento uniforme. Essa tendência depende da massa, mas não é exatamente a mesma coisa. Você pode medir a inércia de um objeto aplicando uma força para alterar seu movimento. A inércia é a tendência do objeto de resistir à força aplicada.

Por parecerem um senso comum hoje, é difícil avaliar o quão revolucionárias as três Leis do Movimento de Newton foram para a comunidade científica da época. Antes de Newton e Galileo, os cientistas tinham uma crença de 2.000 anos de que os objetos tinham uma tendência natural de parar quando deixados sozinhos. Galileu abordou essa crença com um experimento envolvendo planos inclinados que se enfrentavam. Ele concluiu que uma bola subindo e descendo esses planos continuaria a subir à mesma altura para sempre se o atrito não fosse um fator. Newton usou esse resultado para formular sua Primeira Lei, que afirma:

Todo objeto continua em seu estado de repouso ou movimento em linha reta, a menos que seja influenciado por uma força externa.

Os físicos consideram esta afirmação a definição formal de inércia.

De acordo com a Segunda Lei de Newton, a força (F) necessária para alterar o estado de movimento de um objeto é o produto da massa do objeto (m) e da aceleração produzida pela força (a):

F = ma

Para entender como a massa está relacionada à inércia, considere uma força constante F_c atuando em dois corpos diferentes. O primeiro corpo tem massa m₁ e o segundo corpo tem massa m₂.

Ao agir em m₁, F_c produz uma aceleração a₁:

(F_c = m₁uma₁)

Ao agir em m₂, ele produz uma aceleração a₂:

(F_c = m₂uma₂)

Desde F_c é constante e não muda, o seguinte é verdadeiro:

m₁uma₁ = m₂uma₂

e

m₁/ m₂ = a₂/uma₁

Se m₁ é maior que m₂, então você conhece um₂ será maior que um₁ para tornar ambos iguais F_c, e vice versa.

Em outras palavras, a massa do objeto é uma medida de sua tendência de resistir à força e continuar no mesmo estado de movimento. Embora massa e inércia não signifiquem exatamente a mesma coisa, a inércia geralmente é medida em unidades de massa. No sistema SI, suas unidades são gramas e quilogramas, e no sistema britânico, as unidades são lesmas. Os cientistas geralmente não discutem a inércia nos problemas de movimento. Eles geralmente discutem massa.

Um corpo em rotação também tende a resistir às forças, mas porque é composto de uma coleção de partículas que são a várias distâncias do centro de rotação, os cientistas falam sobre seu momento de inércia, e não sobre sua inércia. A inércia de um corpo em movimento linear pode ser equiparada à sua massa, mas calcular o momento de inércia de um corpo em rotação é mais complicado porque depende da forma do corpo. A expressão generalizada para o momento de inércia (I) ou um corpo giratório de massa me raio r é

I = kmr²

onde k é uma constante que depende da forma do corpo. As unidades de momento de inércia são (massa) • (distância do eixo à rotação da massa)².