Uno de los principios físicos básicos de la interacción de los cuerpos sólidos es la ley de la inercia, formulada por el gran Isaac Newton. Nos encontramos con este concepto casi constantemente, ya que tiene una influencia extremadamente grande en todos los objetos materiales de nuestro mundo, incluidos los humanos. A su vez, una cantidad física como el momento de inercia está indisolublemente ligada a la ley mencionada anteriormente, que determina la fuerza y la duración de su impacto sobre los cuerpos sólidos.
Desde el punto de vista de la mecánica, cualquier objeto material puede describirse como un sistema de puntos inmutable y claramente estructurado (idealizado), cuyas distancias mutuas no cambian según la naturaleza de su movimiento. Este enfoque permite calcular con precisión el momento de inercia de casi todos los cuerpos sólidos utilizando fórmulas especiales. Otro matiz interesante aquí esel hecho de que cualquier movimiento complejo, que tenga la trayectoria más intrincada, puede representarse como un conjunto de movimientos simples en el espacio: rotacional y traslacional. Esto también facilita mucho la vida de los físicos al calcular esta cantidad física.
Para entender qué es el momento de inercia y cuál es su influencia en el mundo que nos rodea, es más fácil usar el ejemplo de un cambio brusco en la velocidad de un vehículo de pasajeros (frenado). En este caso, las piernas de un pasajero de pie serán arrastradas por la fricción en el suelo. Pero al mismo tiempo, no se ejercerá ningún impacto en el torso y la cabeza, por lo que continuarán moviéndose a la misma velocidad especificada durante algún tiempo. Como resultado, el pasajero se inclinará hacia adelante o se caerá. En otras palabras, el momento de inercia de las piernas, extinguido por la fuerza de fricción con el suelo, será significativamente menor que el resto de los puntos del cuerpo. La imagen opuesta se observará con un fuerte aumento en la velocidad de un autobús o tranvía.
El momento de inercia se puede formular como una cantidad física igual a la suma de los productos de las masas elementales (aquellos puntos individuales de un cuerpo sólido) y el cuadrado de su distancia al eje de rotación. De esta definición se sigue que esta característica es una cantidad aditiva. En pocas palabras, el momento de inercia de un cuerpo material es igual a la suma de indicadores similares de sus partes: J=J1 + J2 + J 3 + …
Este indicador para cuerpos de geometría compleja se encuentra experimentalmente. cuenta paratener en cuenta demasiados parámetros físicos diferentes, incluida la densidad de un objeto, que puede no ser homogéneo en diferentes puntos, lo que crea la llamada diferencia de masa en diferentes segmentos del cuerpo. En consecuencia, las fórmulas estándar no son adecuadas aquí. Por ejemplo, el momento de inercia de un anillo con cierto radio y densidad uniforme, cuyo eje de rotación pasa por su centro, puede calcularse mediante la siguiente fórmula: J=mR2. Pero de esta manera no será posible calcular este valor para un aro, cuyas partes están todas hechas de diferentes materiales.
Y el momento de inercia de una bola de estructura sólida y homogénea se puede calcular mediante la fórmula: J=2/5mR2. Al calcular este indicador para cuerpos en relación con dos ejes de rotación paralelos, se introduce un parámetro adicional en la fórmula: la distancia entre los ejes, indicada por la letra a. El segundo eje de rotación se denota con la letra L. Por ejemplo, la fórmula puede verse así: J=L + ma2.
Galileo Galilei realizó por primera vez cuidadosos experimentos sobre el estudio del movimiento inercial de los cuerpos y la naturaleza de su interacción a finales de los siglos XVI y XVII. Permitieron al gran científico, que se adelantó a su tiempo, establecer la ley básica sobre la conservación por parte de los cuerpos físicos de un estado de reposo o movimiento rectilíneo relativo a la Tierra en ausencia de otros cuerpos que actúen sobre ellos. La ley de la inercia se convirtió en el primer paso para establecer los principios físicos básicos de la mecánica, que en ese momento todavía eran completamente vagos, confusos y oscuros. Posteriormente, Newton, al formular las leyes generales del movimientocuerpos, incluida entre ellas la ley de la inercia.
