El principio de inercia.
- Primera declaración del principio de inercia.
- Declaración actual del principio de inercia.
- Consecuencias recíprocas y directas del principio de inercia.
- Use el principio de inercia para determinar las características del movimiento.
- Use el principio de inercia para analizar las fuerzas a las que está sujeto un sistema
- La noción de inercia.
Primera declaración del principio de inercia.
El principio de inercia fue establecido en gran medida por el científico italiano Galileo, pero su primera formulación completa es propuesta por Isaac Newton en su trabajo «Philosophiae naturalis principia Mathica» publicado en 1687:
«Cualquier cuerpo persevera en el estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta en el que se encuentra, a menos que alguna fuerza actúe sobre él y lo obligue a cambiar su estado». El principio de inercia también se conoce como primera ley de newton.
Declaración actual del principio de inercia.
La declaración actual del principio de inercia adopta una formulación modernizada, pero el significado sigue siendo el mismo:
En ausencia de fuerzas, o cuando las fuerzas se compensan entre sí, un sistema está necesariamente inmóvil o en movimiento rectilíneo uniforme. El principio de inercia (pero también su reciprocidad y sus consecuencias) hace posible establecer un vínculo entre las fuerzas que se aplican a un sistema y su movimiento. Observaciones
- La falta total de fuerza no es posible para un sistema terrestre que, debido a su masa, siempre está al menos sujeto a su propio peso.
- de manera más general, la ausencia total de fuerza es una situación ideal que puede abordarse (o aproximarse) pero no lograrse.
- un sistema sometido a ninguna fuerza puede llamarse aislado, mientras que un sistema sometido a fuerzas compensatorias se denomina «seudoaislado»
- Decimos que las fuerzas se compensan entre sí si su suma vectorial es cero.
- el movimiento o la inmovilidad de un sistema depende del marco de referencia, por lo tanto, la aplicación del principio de inercia también depende del marco de referencia. Los repositorios donde es posible su aplicación están calificados como Galileanos.
Consecuencias recíprocas y directas del principio de inercia.
Lo contrario del principio de inercia también se verifica:
Si un sistema es estacionario o está en movimiento rectilíneo uniforme, entonces está sujeto a fuerzas de compensación o sin fuerza También podemos deducir como consecuencia directa que:
- Si las fuerzas no se compensan entre sí, entonces un sistema no puede ser inmóvil ni estar en movimiento rectilíneo uniforme.
- a la inversa, si un sistema no es inmóvil ni está en movimiento rectilíneo uniforme, entonces está sujeto a fuerzas que no se compensan entre sí.
Use el principio de inercia para determinar las características del movimiento.
Según el principio de inercia, el movimiento de un cuerpo depende de las fuerzas aplicadas.
Se pueden distinguir las siguientes situaciones.
Un sistema es estacionario o está en movimiento rectilíneo uniforme si:
- no hay fuerza (la situación puede ser probable)
- está sujeto a al menos dos fuerzas compensadoras
- pueden ser dos fuerzas de la misma dirección, del mismo valor pero de direcciones opuestas
- Puede ser tres o más fuerzas, cuya suma vectorial es cero.
Un sistema no puede tener:
- una trayectoria circular, elíptica, parabólica, hiperbólica, curvilínea …
- y / o una velocidad no constante (creciente, decreciente o cualquier variable)
siempre que esté sujeto a:
- una fuerza
- fuerzas que no se compensan entre sí, es decir, cuyas sumas vectoriales se cancelan entre sí
Nota
Para determinar si 3 (o más) fuerzas se cancelan entre sí, podemos descomponer cada vector en dos partes:
- un componente horizontal positivo si está orientado a la derecha y negativo a la izquierda
- un componente vertical positivo si está orientado hacia arriba y negativo hacia abajo.
Si la suma de todos los componentes horizontales, así como la de todos los componentes verticales, es cero, entonces la suma vectorial es en sí misma cero.
Usando este método, podemos identificar rápidamente casos especiales en los que la suma vectorial no puede ser cero:
- cuando solo una fuerza tiene un componente horizontal
- cuando solo una fuerza tiene un componente vertical
Use el principio de inercia para analizar las fuerzas a las que está sujeto un sistema
El principio de inercia se puede aplicar (directa o indirectamente) para deducir del movimiento de un sistema información sobre las fuerzas que se aplican.
Estas son las principales situaciones que podemos distinguir.
- Sistema estacionario: sin fuerza
- Movimiento rectilíneo uniforme: sin fuerza
- Movimiento rectilíneo acelerado o más lento: fuerzas no compensadas
- Movimientos circulares, elípticos, parabólicos, hiperbólicos, curvilíneos, uniformes o no uniformes (acelerados o ralentizados): fuerzas no compensadas
Algunos ejemplos
- Un automóvil que viaja a velocidad constante en una carretera recta (movimiento rectilíneo uniforme) está sujeto a fuerzas compensatorias;
- Un automóvil que toma una rotonda (camino circular) está sujeto a fuerzas que no se compensan entre sí.
- Un corredor de 100 metros que corre en un carril derecho que acelera desde la primera fase de la carrera (movimiento rectilíneo acelerado) está sujeto a fuerzas que no se compensan entre sí.
La noción de inercia.
Del principio de inercia fluye la noción general de inercia, designa la tendencia de cualquier cuerpo a mantener su «estado natural» que corresponde a la inmovilidad o a un movimiento rectilíneo uniforme. Cualquier cuerpo no abandona este estado natural que si se ve obligado a hacerlo, pero es más resistente al cambio (en velocidad o trayectoria) que su masa es alta.
Además del principio de inercia, podemos agregar que las fuerzas (no compensadas) son necesarias para modificar la velocidad o la trayectoria de un cuerpo, pero que las variaciones generadas son más importantes que:
- el resultado de las fuerzas tiene un alto valor
- la masa del sistema es baja
Nota
El término «inercia» está pasando en el lenguaje común, se utiliza en relación con cualquier situación en la que se presente resistencia al cambio. Por lo tanto, en química hablamos de inercia química para designar especies químicas que tienen muy baja reactividad, en física la inercia térmica designa un material cuya temperatura varía muy poco durante el intercambio de calor.
