Masa e Inercia

Muchos eventos se ven en el campo de la física, sin embargo, algunos de ellos han eludido la explicación durante mucho tiempo. Newton propuso tres reglas de movimiento, que se conocieron como las Leyes de movimiento de Newton . Estas leyes fueron un hallazgo novedoso en el universo físico y se emplearon con frecuencia para explicar situaciones que antes eran inexplicables. Las tres leyes de Newton se utilizaron para establecer una relación entre el movimiento de los objetos que nos rodean y las fuerzas naturales o externas que actúan sobre ellos, como todos sabemos. 

Un empujón o tirón sobre un objeto que hace que el cuerpo sobre el que trabaja se acelere se conoce como Fuerza . El Newton (N) es la unidad de fuerza del SI. Una fuerza puede afectar a un cuerpo de tres maneras. Tiene la capacidad de cambiar la velocidad de un cuerpo, la dirección del movimiento de un cuerpo y la forma de un cuerpo. La fuerza es una cantidad vectorial ya que tiene tanto magnitud como dirección. Además, la fuerza existe sólo como resultado de una colisión. 

Los objetos ya no sienten la fuerza si no hay interacción. De manera similar, la inercia se utilizó junto con la primera ley del movimiento para describir fenómenos físicos. Antes de ver qué es la inercia, es una buena idea revisar la primera ley de Newton:

Primera ley de movimiento de Newton

Según la primera ley de Newton,

A menos y hasta que una fuerza externa actúe sobre un cuerpo, permanece en reposo o en movimiento uniforme a lo largo de una línea recta.

En términos simples, la primera ley del movimiento de Newton establece que un cuerpo no comenzará a moverse a menos que una fuerza externa actúe sobre él. No se detendrá ni variará su velocidad una vez que se haya puesto en movimiento a menos y hasta que otra fuerza actúe sobre él. La ley de la inercia es otro nombre para la primera ley del movimiento.

Masa

Es una de las cantidades fundamentales en Física y la propiedad más básica de la materia. Podemos definir masa como la medida de la cantidad de materia en un cuerpo. 

La masa de un cuerpo no se altera con el tiempo. Solo en circunstancias excepcionales, como cuando se proporciona o se extrae una gran cantidad de energía de un cuerpo. La masa es una cantidad escalar porque solo tiene magnitud.

El kilogramo (kg) es la unidad de masa del SI.

Por ejemplo, una reacción nuclear convierte una pequeña cantidad de materia en una gran cantidad de energía, reduciendo la masa de la sustancia.

Inercia

Galileo Galilei acuñó el término “ inercia ”. Se afirmó que la inercia es la tendencia de un cuerpo a resistir un cambio en su condición de reposo o movimiento uniforme. La inercia es la cualidad de los objetos que les permite permanecer en reposo o, si están en movimiento, continuar viajando en línea recta.

La inercia y la masa dependen una de la otra. La masa es directamente proporcional a su inercia, cuanto mayor sea la masa del cuerpo mayor será su inercia, y por lo tanto, mayor será la fuerza necesaria para cambiar su estado de movimiento. 

Algunos ejemplos para aprender la inercia son:

• Una pelota de cricket tiene mayor inercia que una pelota de goma, se necesita mucha fuerza para cambiar su dirección.
• Una piedra tiene más inercia que una pelota de fútbol, ​​por eso no se puede patear al aire con facilidad.

Tipos de inercia

Hay tres tipos de inercia, a saber:

1. Inercia de reposo: La incapacidad de un objeto o cuerpo para cambiar su estado de reposo por sí mismo se conoce como inercia de reposo. Por ejemplo, cuando un automóvil arranca repentinamente, los pasajeros caen hacia atrás.
2. Inercia de movimiento: la incapacidad de un objeto o cuerpo para cambiar su estado de movimiento por sí solo se conoce como inercia de movimiento. Por ejemplo, en un automóvil en movimiento, cuando se detiene repentinamente, todos los pasajeros caen hacia adelante.
3. Inercia de dirección: La incapacidad de cualquier objeto físico para cambiar su dirección de movimiento por sí mismo se conoce como inercia de dirección. Por ejemplo, cuando un automóvil se mueve a lo largo de una curva redonda, los pasajeros que están sentados en el interior son lanzados hacia afuera.

Realicemos una actividad para aprender más sobre la inercia como,

• Coloque una tarjeta cuadrada gruesa en la boca de un vaso de vidrio, como se muestra en la ilustración. Luego se coloca una moneda en el medio de esta carta. 

• Al principio, la tarjeta y la moneda están en estado de reposo. Cuando golpeamos la tarjeta con los dedos, una fuerza actúa sobre ella, haciendo que pase de su estado de reposo a uno de movimiento. 
• Como resultado, la tarjeta se aleja de la boca del vaso de vidrio. La fuerza de nuestro golpe, en cambio, no tiene efecto sobre la moneda, por lo que permanece en estado de reposo por inercia. 
• Debido a la inercia, el centavo cae en el vaso de vidrio cuando la tarjeta en la que se había colocado se aleja.

Ejemplos de la vida real de experimentar inercia son:

• Nos caemos hacia adelante mientras viajamos en autobús u otro vehículo, y de repente se detiene.

Debido a que la mitad inferior de nuestro cuerpo está en contacto con el suelo, cualquier fuerza que actúe sobre la base del autobús será detectada por nuestra mitad inferior, que reaccionará en consecuencia. La mitad superior de nuestro cuerpo, por otro lado, no está en contacto con ninguna parte del vehículo. Como resultado, cuando el autobús se detiene, la mitad inferior del cuerpo se detiene mientras que la mitad superior continúa moviéndose, lo que nos hace caer hacia adelante. También caemos hacia atrás cuando el autobús arranca de repente.

• Los reposacabezas se instalan detrás del cuello de una persona en los asientos de los automóviles para protegerlos de lesiones graves en la cabeza.

Esto puede ocurrir como resultado de colisiones traseras. Cuando nuestro vehículo es golpeado por detrás, inmediatamente caemos hacia adelante y nos detenemos debido a la fuerza del impacto. Pronto caemos hacia adelante y hacia atrás como resultado de esto. Esto sucede en cuestión de segundos y puede provocar un traumatismo craneal grave. Como resultado, los reposacabezas se utilizan para ofrecer apoyo en los cojines.

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Por qué una pelota que rueda por el suelo se detiene por sí sola si se cumple la primera ley de Newton?

Solución:

Cuando una pelota rueda por el suelo, se detendrá debido a una fuerza externa desigual (fricción, gravedad, etc.) que actúa sobre la pelota. “A menos y hasta que una fuerza externa actúe sobre un cuerpo, permanece en reposo o en movimiento uniforme a lo largo de una línea recta”, dice la primera ley del movimiento. La fricción actúa como una fuerza externa en este escenario, haciendo que la pelota se detenga por sí sola.

Problema 2: Defina la inercia con ejemplos.

Solución:

La inercia es la tendencia de un cuerpo a resistir un cambio en su condición de reposo o movimiento uniforme. La inercia es la cualidad de los objetos que les permite permanecer en reposo o, si están en movimiento, continuar viajando en línea recta.

Los siguientes son los ejemplos:

• Cuando un automóvil arranca repentinamente, los pasajeros en él caen hacia atrás.
• En un automóvil en movimiento, cuando se detiene repentinamente, todos los pasajeros caen hacia adelante.
• Cuando un automóvil se mueve a lo largo de una curva redonda, los pasajeros sentados en el interior son lanzados hacia afuera.

Problema 3: ¿Por qué las partículas de polvo salen volando cuando golpeamos la alfombra con un palo?

Solución:

Todo se debe a la inercia del descanso. Cuando golpeas una alfombra con un palo, la alfombra comienza a moverse, pero las partículas de polvo permanecen en su estado de reposo. Las partículas de polvo caen de la alfombra como resultado de los golpes repetidos, dejándolo con una alfombra limpia.

Problema 4: ¿Cuáles son los factores que influyen en la inercia?

Solución:

La inercia depende de la masa de un objeto y la fuerza como:

La inercia y la masa dependen directamente una de la otra. Por lo tanto, cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, mayor será su inercia y mayor será la fuerza necesaria para cambiar su estado, lo que significa que la inercia y la fuerza también dependen directamente.

Los siguientes son los ejemplos:

• Una pelota de cricket tiene mayor inercia que una pelota de goma, se necesita mucha fuerza para cambiar su dirección.
• Una piedra tiene más inercia que una pelota de fútbol, ​​por eso no se la puede patear fácilmente.

Problema 5: ¿Por qué se recomienda usar una cuerda para asegurar cualquier equipaje en el techo de un autobús?

Solución:

El movimiento de un vehículo en movimiento, como un autobús, no es uniforme; la velocidad del vehículo varía y puede pisar los frenos rápidamente o hacer un giro brusco. Por inercia, el equipaje se opondrá a cualquier cambio en su estado de reposo, movimiento o dirección, y tenderá a caer hacia los lados, hacia adelante o hacia atrás. El equipaje se asegura con una cuerda para evitar que se caiga.