Inércia

Definição de Inércia

Inércia é uma palavra que usamos quando falamos sobre matéria e movimento.

A inércia é definida como uma propriedade da matéria pela qual ela permanece no estado de repouso ou em movimento uniforme na mesma linha reta, a menos que seja influenciada por alguma força externa.

Inércia é uma propriedade da matéria pela qual permanece em repouso ou em movimento uniforme na mesma linha reta, a menos que seja influenciada por alguma força externa.

A inércia é a tendência da natureza de lutar (resistir) a qualquer mudança no movimento.

Basicamente, inércia remonta às duas primeiras leis da física de Sir Issac Newton:

1. Um objeto em repouso tende a permanecer em repouso.
2. Um objeto em movimento tende a permanecer em movimento.

A inércia é a qualidade da matéria (a matéria é qualquer coisa que você possa tocar) que a faz ficar parada se estiver parada, ou a mover se estiver se movendo.

A tendência de um corpo de resistir a qualquer mudança em seu movimento (velocidade ou direção) – em outras palavras, de resistir a qualquer mudança em sua aceleração – é chamada de ‘inércia’.

A massa pode ser considerada uma medida da inércia do corpo.

O que é inércia?

Na física, a inércia é a resistência de um objeto a uma mudança em seu movimento. Isso pode envolver uma mudança de velocidade ou direção, uma tentativa de mover um objeto estacionário ou uma tentativa de parar um objeto que já está se movendo. A ideia está ligada à primeira lei do movimento de Isaac Newton, que afirma que o movimento de um objeto não mudará a menos que uma força aja sobre ele. A inércia depende da massa, pois quanto mais massivo um objeto, mais ele resiste a uma mudança no movimento.

Se um objeto estiver estacionário, ele não se moverá a menos que algo o empurre ou puxe. Da mesma forma, um objeto em movimento continuará a se mover na mesma velocidade, em linha reta e na mesma direção, a menos que uma força o influencie. Na Terra, uma bola lançada horizontalmente pelo ar, se deixada por si mesma, diminuirá a velocidade e fará uma curva em direção ao solo.

Isso ocorre porque a força da gravidade o puxa em direção à Terra e o ar o empurra, reduzindo sua velocidade. No espaço, sem gravidade ou resistência do ar, a bola simplesmente continuaria se movendo em linha reta a uma velocidade constante.

O fato de ser mais difícil mover um objeto pesado do que leve demonstra a relação entre a inércia e a massa.

Na Terra, a gravidade complica a questão, mas no espaço as coisas são mais claras. Aqui, um objeto enorme – como uma bola de canhão – e um objeto leve – como uma bola de tênis – não têm peso, mas ainda é necessária uma força muito maior para mover uma bola de canhão do que uma bola de tênis.

Da mesma forma, seria necessária mais força para parar ou mudar a direção de uma bala de canhão em movimento. A inércia pode, portanto, ser usada para medir a massa de uma forma que seja independente da gravidade.

As pessoas encontram inércia no dia a dia. Por exemplo, alguém que dirige um carro experimentará uma força empurrando suas costas contra o assento quando o carro está acelerando; isso se deve à resistência do motorista ao movimento para frente do carro. Da mesma forma, quando o carro diminui a velocidade, o motorista é empurrado para a frente – em relação ao carro – novamente, devido à sua resistência à mudança no movimento. É por isso que os cintos de segurança são um recurso de segurança essencial nos carros. Se o motorista tiver que quebrar repentinamente, os ocupantes continuarão avançando na velocidade original e, sem os cintos de segurança para contê-los, poderão se ferir gravemente.

A própria inércia do carro é uma consideração importante para os motoristas. Isso explica por que os veículos em movimento têm uma distância de parada que depende da velocidade e da massa do veículo.

A resistência de um carro a uma mudança no movimento também explica por que o carro derrapará fora de controle se o motorista tentar virar muito rápido: o veículo tenderá a continuar se movendo na mesma direção.

Inércia rotacional

Este é um conceito semelhante, mas se aplica a objetos que estão girando. Novamente, quanto mais massa um objeto tem, mais difícil é fazê-lo girar e mais difícil é impedi-lo de girar, se já estiver girando.

A quantidade de resistência a uma mudança no movimento de um objeto girando é conhecida como seu momento de inércia, que geralmente é dado o símbolo I. Para um ponto na superfície de um objeto em rotação, I é calculado como a massa multiplicada pelo quadrado da distância do eixo de rotação. Os cálculos para objetos inteiros são mais complicados.

Quando um objeto está se movendo em linha reta, seu momento é sua massa multiplicada por sua velocidade. Para um objeto girando, o equivalente é seu momento angular, que é I multiplicado por sua velocidade de rotação. O momento angular é sempre conservado, ou seja, permanece o mesmo mesmo que um dos fatores contributivos mude.

Uma mudança em um fator deve ser compensada por uma mudança no outro para que o momento angular permaneça constante.

Um bom exemplo é o enorme aumento na velocidade de rotação quando uma estrela colapsa sob a gravidade em uma estrela de nêutrons. As estrelas normalmente giram lentamente, mas quando uma estrela de nêutrons se forma, seu diâmetro diminui para uma pequena fração de seu valor original. Isso reduz muito o momento de inércia na superfície da estrela – uma vez que a distância ao eixo de rotação agora é muito menor – então sua velocidade de rotação deve aumentar muito para manter o mesmo momento angular.

É por isso que as estrelas de nêutrons geralmente giram a muitas revoluções por segundo.

A Origem da Inércia

Isaac Newton, ao formular suas leis de movimento, presumiu a existência de um espaço fixo e absoluto contra o qual todo movimento poderia ser medido.

Em 1893, o físico Ernst Mach propôs que o espaço absoluto não fazia sentido e que qualquer mudança no movimento de um objeto deveria ser pensada como relativa às estrelas distantes.

Com as teorias da relatividade de Einstein, a ideia de espaço fixo foi de fato rejeitada, mas isso implica que a inércia de um objeto próximo é de alguma forma influenciada por objetos muitos anos-luz de distância.

Além disso, o efeito parece ser instantâneo. Uma série de teorias foram apresentadas – algumas envolvendo ideias exóticas, como influências que viajam para trás no tempo – mas, a partir de 2012, parece não haver uma explicação geralmente aceita para a origem da inércia.

Inércia – Física

Inércia, propriedade de um corpo em virtude da qual se opõe a qualquer agente que tente colocá-lo em movimento ou, se estiver em movimento, alterar a magnitude ou a direção de sua velocidade. A inércia é uma propriedade passiva e não permite que um corpo faça nada, exceto se opor a agentes ativos como forças e torques. Um corpo em movimento continua se movendo não por causa de sua inércia, mas apenas por causa da ausência de uma força para desacelerá-lo, mudar seu curso ou acelerá-lo.

Existem duas medidas numéricas da inércia de um corpo: sua massa, que governa sua resistência à ação de uma força, e seu momento de inércia em torno de um determinado eixo, que mede sua resistência à ação de um torque em torno do mesmo eixo.

Lei da inércia

Inércia

A lei da inércia, também chamada de primeira lei de Newton, postula na física que, se um corpo está em repouso ou se movendo a uma velocidade constante em linha reta, ele permanecerá em repouso ou se moverá em linha reta em velocidade constante a menos que seja agido por uma força.

A lei da inércia foi formulada pela primeira vez por Galileo Galilei para o movimento horizontal na Terra e posteriormente generalizada por René Descartes. Antes de Galileu, pensava-se que todo movimento horizontal requeria uma causa direta, mas Galileu deduziu de seus experimentos que um corpo em movimento permaneceria em movimento a menos que uma força (como o atrito) o fizesse parar. Esta lei também é a primeira das três leis do movimento de Isaac Newton.

Embora o princípio da inércia seja o ponto de partida e o pressuposto fundamental da mecânica clássica, ele é menos do que intuitivamente óbvio para o olho destreinado. Na mecânica aristotélica, e na experiência comum, os objetos que não estão sendo empurrados tendem a parar. A lei da inércia foi deduzida por Galileu a partir de seus experimentos com bolas rolando em planos inclinados.

Para Galileu, o princípio da inércia foi fundamental para sua tarefa científica central: ele teve que explicar como é possível que, se a Terra está realmente girando em seu eixo e orbitando o Sol, não sentimos esse movimento.

O princípio da inércia ajuda a fornecer a resposta: uma vez que estamos em movimento junto com a Terra e nossa tendência natural é reter esse movimento, a Terra nos parece estar em repouso. Assim, o princípio da inércia, longe de ser uma afirmação do óbvio, já foi uma questão central da controvérsia científica.

No momento em que Newton classificou todos os detalhes, foi possível contabilizar com precisão os pequenos desvios desta imagem causados pelo fato de que o movimento da superfície da Terra não é um movimento uniforme em linha reta. Na formulação newtoniana, a observação comum de que corpos que não são empurrados tendem a parar é atribuída ao fato de terem forças desequilibradas agindo sobre eles, como atrito e resistência do ar.

Na mecânica newtoniana clássica, não há distinção importante entre o repouso e o movimento uniforme em linha reta: eles podem ser considerados como o mesmo estado de movimento visto por diferentes observadores, um movendo-se na mesma velocidade da partícula e o outro movendo-se em constante velocidade em relação à partícula.

Inércia e massa

A primeira lei do movimento de Newton afirma que “Um objeto em repouso permanece em repouso e um objeto em movimento permanece em movimento com a mesma velocidade e na mesma direção, a menos que seja influenciado por uma força desequilibrada.” Os objetos tendem a “continuar fazendo o que estão fazendo”.

Na verdade, é a tendência natural dos objetos resistirem às mudanças em seu estado de movimento. Essa tendência de resistir às mudanças em seu estado de movimento é descrita como inércia.

A concepção de inércia de Newton estava em oposição direta às concepções mais populares sobre o movimento. O pensamento dominante antes da época de Newton era que era a tendência natural dos objetos chegarem a uma posição de repouso. Os objetos em movimento, acreditava-se, acabariam por parar de se mover; uma força era necessária para manter um objeto em movimento. Mas, se deixado por si mesmo, um objeto em movimento acabaria por parar e um objeto em repouso ficaria em repouso; assim, a ideia que dominou o pensamento das pessoas por quase 2.000 anos antes de Newton era que era tendência natural de todos os objetos assumirem uma posição de repouso.

Como os Princípios da Inércia são aplicados a um carro?

Por causa da inércia, você sente um solavanco quando os freios são aplicados

A suposição básica a respeito da inércia é que um corpo (objeto) em movimento tende a permanecer em movimento a uma taxa constante.

Isso supõe que nenhuma força atue sobre o objeto para desacelerá-lo ou acelerá-lo. Quando outras forças agem sobre o objeto, o movimento não permanecerá constante e pode de fato terminar.

As pessoas podem entender muito sobre a inércia ao considerá-la como funciona nos carros. Primeiro, enquanto uma pessoa está dirigindo, desde que não esteja usando o controle de cruzeiro, ela deve decidir cuidadosamente quando usar os freios, quando pisar no acelerador e quando desacelerar para manter a mesma velocidade. O carro não pode permanecer em movimento a uma taxa constante, no entanto, porque é influenciado pela gravidade e fricção, entre outras forças.

A segunda condição para o princípio da inércia é que nenhuma força atua sobre o objeto em movimento, mas muitas forças atuam sobre um carro quando ele é dirigido. O principal deles é o atrito da estrada, que os projetistas de automóveis podem atenuar ligeiramente pelo tamanho do carro, tipo de pneus e formato do carro. Outras forças incluem a gravidade, se você estiver subindo ou descendo uma colina, a pressão do ar conforme a velocidade aumenta e até mesmo o clima. Ventos fortes podem significar ter que usar mais gás para tentar manter uma velocidade constante. Quanto mais aerodinâmico o carro, menos a velocidade do vento e a pressão do ar atuam como força, portanto a forma pode ser importante.

Os motoristas podem notar como o atrito afeta a velocidade de um carro se eles saírem de uma estrada pavimentada e entrarem em outra não pavimentada.

A superfície menos lisa reduzirá a velocidade do carro e poderá, em última análise, fazê-lo parar se o motorista não pisar no acelerador. Além disso, o próprio carro vem com seus próprios dispositivos de fricção, principalmente freios, que diminuem o movimento do carro quando são aplicados aos pneus. Mesmo se os freios falhassem repentinamente, o carro acabaria por parar porque o atrito da estrada se oporia ao movimento constante para a frente. Se o carro ficasse sem gasolina, continuaria rodando por algum tempo se o motorista não acionasse os freios, pois tenderia a se manter em movimento sem aceleração.

Em termos de velocidade e movimento constantes, o carro – mesmo sem usar o acelerador – vai acelerar ao descer uma colina, o que pode ser contrabalançado com o uso dos freios ou reduzindo a marcha.

A velocidade aumentaria, parecendo violar as regras da inércia, mas, novamente, é útil entender que existe uma força externa agindo sobre o carro: a gravidade. Além disso, o próprio peso do carro aumentará sua velocidade ao descer uma colina.

Entender essas regras também é útil para projetar carros seguros. Se o carro parar abruptamente, por exemplo, o motorista e os passageiros continuarão em movimento.

Colisões frontais podem resultar em pessoas voando pela janela frontal se não forem contidas. É aqui que o cinto de segurança e o airbag ajudam a fornecer o atrito oposto para interromper esse movimento, e por que é tão importante usar o cinto de segurança. Ao fornecer uma força contrária, os corpos no carro são impedidos de se mover, o que ajuda a evitar que as pessoas se machuquem terrivelmente em caso de acidente.

Claro, os princípios da inércia, embora tenham sido bem compreendidos pelos cientistas por centenas de anos, nem sempre levaram às melhores invenções de segurança em carros.

Não era compreendido até recentemente que os airbags frontais poderiam realmente fornecer uma força contrária tão grande, dada a taxa com que uma pessoa estaria acelerando, que poderiam causar ferimentos, especialmente em uma criança. Infelizmente, os acidentes fatais ensinaram que nenhuma criança com menos de 12 anos deve sentar-se no banco da frente. As crianças devem receber fricção, por meio de assentos de carro e cintos de segurança, para que seus corpos parem de se mover com segurança, mas elas nunca devem, especialmente se tiverem menos de 152,4 cm de altura, ter que enfrentar o impacto de um airbag quando um carro para abruptamente.

Fonte: www.qrg.northwestern.edu/phys.libretexts.org/clarkscience8.weebly.com/www.wisegeek.org/www.expii.com/Encyclopaedia Britannica/astronomy.swin.edu.au/wonderopolis.org/sciencing.com/spark.iop.org