Contenido
- Comprensión de la inercia con la ley del movimiento de Newton
- Fórmula de inercia
- Energía e inercia
- Carga inercial
Cada objeto que tiene masa en el universo tiene cargas de inercia. Cualquier cosa que tenga masa tiene inercia. La inercia es la resistencia a un cambio en la velocidad y se relaciona con la primera ley de movimiento de Newton.
Comprensión de la inercia con la ley del movimiento de Newton
Primera ley del movimiento de Newton establece que un objeto en reposo permanece en reposo a menos que una fuerza externa desequilibrada actúe sobre él. Un objeto que experimenta un movimiento de velocidad constante permanecerá en movimiento a menos que actúe una fuerza externa desequilibrada (como la fricción).
La primera ley de Newton también se conoce como la ley de inercia. La inercia es la resistencia a un cambio en la velocidad, lo que significa que cuanta más inercia tenga un objeto, más difícil será causar un cambio significativo en su movimiento.
Fórmula de inercia
Diferentes objetos tienen diferentes momentos de inercia. La inercia depende de la masa y el radio o la longitud del objeto y el eje de rotación. A continuación se indican algunas de las ecuaciones para diferentes objetos al calcular la inercia de la carga, por simplicidad, el eje de rotación estará sobre el centro del objeto o eje central.
Aro sobre el eje central:
I = MR2
Dónde yo es el momento de inercia METRO es masa, y R es el radio del objeto.
Cilindro anular (o anillo) sobre el eje central:
I = 1 / 2M (R12+ R22)
Dónde yo es el momento de inercia METRO es masa R1 es el radio a la izquierda del anillo, y _R2 _es el radio a la derecha del anillo.
Cilindro sólido (o disco) sobre el eje central:
I = 1 / 2MR2
Dónde yo es el momento de inercia METRO es masa, y R es el radio del objeto.
Energía e inercia
La energía se mide en julios (J), y el momento de inercia se mide en kg x m2 o kilogramos multiplicados por metros cuadrados. Una buena manera de entender la relación entre el momento de inercia y la energía es a través de los problemas de física de la siguiente manera:
Calcule el momento de inercia de un disco que tiene una energía cinética de 24,400 J cuando gira 602 rev / min.
El primer paso para resolver este problema es convertir 602 rev / min a unidades SI. Para hacer esto, 602 rev / min tiene que convertirse a rad / s. En una rotación completa de un círculo es igual a 2π rad, que es una revolución y 60 segundos en un minuto. Recuerde que las unidades deben cancelar para obtener rad / s.
602 rev / min x 2_π / 60s = 63 rad / s_
El momento de inercia para un disco como se ve en la sección anterior es I = 1 / 2MR2
Como este objeto gira y se mueve, la rueda tiene energía cinética o energía de movimiento. La ecuación de energía cinética es la siguiente:
KE = 1 / 2Iw2
Dónde KE es energía cinética yo es el momento de inercia, y w es la velocidad angular que se mide en rad / s.
Enchufe 24,400 J para energía cinética y 63 rad / s para velocidad angular en la ecuación de energía cinética.
24,400 = 1 / 2I (63 rad / s2 )2
Multiplica ambos lados por 2.
48,800 J = I (63 rad / s2 )2
Cuadra la velocidad angular en el lado derecho de la ecuación y divide por ambos lados.
48.800 J / 3.969 rad2/ s4 = Yo
Por lo tanto, el momento de inercia es el siguiente:
I = 12,3 kgm2
Carga inercial
La carga inercial o yo se puede calcular según el tipo de objeto y el eje de rotación. La mayoría de los objetos que tienen masa y cierta longitud o radio tienen un momento de inercia. Piense en la inercia como la resistencia al cambio, pero esta vez, el cambio es la velocidad. Las poleas que tienen una masa alta y un radio muy grande tendrán un momento de inercia muy alto. Puede tomar mucha energía poner en marcha la polea, pero después de que comience a moverse, será difícil detener la carga de inercia.