En física, la inercia es la resistencia de un objeto a un cambio en su movimiento. Esto podría implicar un cambio de velocidad o dirección, un intento de mover un objeto estacionario o un intento de detener un objeto que ya se está moviendo. La idea está vinculada a la primera ley de movimiento de Isaac Newton, que establece que el movimiento de un objeto no cambiará a menos que una fuerza actúe sobre él. La inercia depende de la masa, ya que cuanto más masivo es un objeto, más se resiste a un cambio de movimiento.
Si un objeto está parado, no se moverá a menos que algo lo empuje o tire de él. Del mismo modo, un objeto en movimiento seguirá moviéndose a la misma velocidad, en línea recta y en la misma dirección, a menos que una fuerza lo influya. En la Tierra, una pelota lanzada horizontalmente a través del aire, si se deja sola, reducirá la velocidad y se curva hacia el suelo. Esto se debe a que la fuerza de la gravedad lo empuja hacia la Tierra y el aire lo empuja, reduciendo su velocidad. En el espacio, sin la gravedad ni la resistencia del aire, la pelota simplemente continuaría moviéndose en línea recta a una velocidad constante.
El hecho de que sea más difícil mover un objeto pesado que uno ligero demuestra la relación entre la inercia y la masa. En la Tierra, la gravedad complica el problema, pero en el espacio las cosas están más claras. Aquí, un objeto masivo, como una bola de cañón, y un objeto ligero, como una pelota de tenis, no tienen peso, pero aún así se necesita una fuerza mucho mayor para mover una bola de cañón que una pelota de tenis. De manera similar, se necesitaría más fuerza para detener o cambiar la dirección de una bala de cañón en movimiento. Por lo tanto, la inercia se puede usar para medir la masa de una manera que sea independiente de la gravedad.
Ejemplos de inercia
Las personas se encuentran con la inercia todos los días. Por ejemplo, alguien que conduce un automóvil experimentará una fuerza que la empujará hacia atrás contra el asiento cuando el automóvil acelere; esto se debe a la resistencia del conductor al movimiento hacia adelante del automóvil. De manera similar, cuando el automóvil reduce la velocidad, el conductor es empujado hacia adelante, en relación con el automóvil, nuevamente, debido a su resistencia al cambio de movimiento. Es por eso que los cinturones de seguridad son una característica de seguridad esencial en los automóviles. Si el conductor tiene que frenar repentinamente, los ocupantes seguirían avanzando a la velocidad original y, sin cinturones de seguridad que los sujeten, podrían sufrir lesiones graves.
La propia inercia del automóvil es una consideración importante para los conductores. Explica por qué los vehículos en movimiento tienen una distancia de frenado que depende de la velocidad y la masa del vehículo. La resistencia de un automóvil a un cambio de movimiento también explica por qué el automóvil patinará fuera de control si el conductor intenta girar demasiado rápido: el vehículo tenderá a continuar moviéndose en la misma dirección.
Inercia rotacional
Este es un concepto similar, pero se aplica a los objetos que están girando. Nuevamente, cuanta más masa tenga un objeto, más difícil será hacerlo girar y más difícil será detenerlo si ya lo está haciendo. La cantidad de resistencia a un cambio en el movimiento de un objeto giratorio se conoce como su momento de inercia, al que generalmente se le da el símbolo I.Para un punto en la superficie de un objeto giratorio, I se calcula como la masa multiplicada por el cuadrado. de la distancia desde el eje de rotación. Los cálculos para objetos completos son más complicados.
Cuando un objeto se mueve en línea recta, su impulso es su masa multiplicada por su velocidad. Para un objeto que gira, el equivalente es su momento angular, que es I multiplicado por su velocidad de rotación. El momento angular siempre se conserva, es decir, permanece igual incluso si cambia uno de los factores contribuyentes. Un cambio en un factor debe compensarse con un cambio en el otro para que el momento angular permanezca constante.
Un buen ejemplo es el enorme aumento de la velocidad de rotación cuando una estrella colapsa bajo la gravedad en una estrella de neutrones. Las estrellas normalmente giran lentamente, pero cuando se forma una estrella de neutrones, su diámetro se reduce a una pequeña fracción de su valor original. Esto reduce en gran medida el momento de inercia en la superficie de la estrella, ya que la distancia al eje de rotación ahora es mucho menor, por lo que su velocidad de rotación debe aumentar considerablemente para mantener el mismo momento angular. Esta es la razón por la que las estrellas de neutrones generalmente giran a muchas revoluciones por segundo.
El origen de la inercia
Isaac Newton, al formular sus leyes del movimiento, asumió la existencia de un espacio absoluto fijo contra el cual se podía medir todo movimiento. En 1893, el físico Ernst Mach propuso que el espacio absoluto no tenía sentido y que cualquier cambio en el movimiento de un objeto debería considerarse relativo a las estrellas distantes. Con las teorías de la relatividad de Einstein, la idea de espacio fijo fue de hecho rechazada, pero implica que la inercia de un objeto cercano está de alguna manera influenciada por objetos a muchos años luz de distancia. Además, el efecto parece instantáneo. Se han propuesto varias teorías, algunas de las cuales involucran ideas exóticas, como influencias que viajan hacia atrás en el tiempo, pero, a partir de 2012, no parece haber una explicación generalmente aceptada para el origen de la inercia.