Inercia
La inercia es la propiedad de los cuerpos de oponerse a cualquier cambio en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.
La inercia es la propiedad de los cuerpos de oponerse a cualquier cambio en su estado de movimiento: un objeto en reposo tiende a seguir en reposo y uno en movimiento tiende a continuar con velocidad constante en línea recta, mientras no actúe sobre él una fuerza neta. Su medida cuantitativa es la masa, y es el fundamento de la mecánica clásica.
¿Qué es la inercia?
La palabra viene del latín iners, «inactivo, sin movimiento». La idea se fue abriendo paso con dificultad. Aristóteles creía que para mantener un cuerpo en movimiento hacía falta una fuerza continua. Galileo, con sus experimentos sobre planos inclinados, demostró que sin rozamiento un cuerpo seguiría moviéndose indefinidamente, y Descartes la formuló con más generalidad. Isaac Newton la recogió en 1687 en sus Principia como su primera ley, también llamada ley de la inercia.
Un detalle importante: la inercia no es una fuerza, sino una característica de la materia. Por eso no se dice «fuerza de inercia» para un sistema inercial; solo aparecen fuerzas ficticias cuando se describe el movimiento desde un sistema acelerado.
Inercia y masa
La segunda ley de Newton relaciona la fuerza neta, la masa y la aceleración:
Con la misma fuerza, un cuerpo de más masa se acelera menos: tiene más inercia. Por eso la masa que aparece aquí se llama masa inercial. Experimentalmente es proporcional a la masa gravitatoria (la que determina el peso), una coincidencia que Einstein convirtió en el principio de equivalencia de la relatividad general.
Tipos de inercia
- Inercia de reposo: tendencia a seguir quieto. Al tirar bruscamente de un mantel, la vajilla apenas se mueve.
- Inercia de movimiento: tendencia a seguir moviéndose. Al frenar un autobús, los pasajeros se inclinan hacia delante.
- Inercia rotacional: resistencia a cambiar el giro, que se mide con el momento de inercia.
Momento de inercia
En las rotaciones, la masa se sustituye por el momento de inercia I, que depende no solo de cuánta masa hay, sino de cómo está repartida respecto al eje:
| Cuerpo (eje por su centro) | Momento de inercia |
|---|---|
| Anillo delgado de radio R | M·R² |
| Disco macizo | ½·M·R² |
| Esfera maciza | ⅖·M·R² |
| Barra delgada de longitud L | 1/12·M·L² |
La unidad en el SI es el kg·m². Cuanto más lejos del eje está la masa, mayor es I: por eso una patinadora gira más rápido al recoger los brazos, ya que al disminuir su I aumenta su velocidad angular para conservar el momento angular.
Ejemplos de inercia en la vida diaria
- Al frenar o arrancar un vehículo, nuestro cuerpo es lanzado hacia delante o hacia atrás. El cinturón de seguridad nos aplica la fuerza que cambia nuestro movimiento.
- Un objeto sobre el salpicadero se desplaza en las curvas: tiende a seguir en línea recta.
- Es más difícil empujar un coche parado que una bicicleta.
- Al sacudir una alfombra o golpear la base de una botella de kétchup, la suciedad o la salsa siguen su movimiento.
- Un volante de inercia almacena energía de rotación y suaviza el giro de los motores.
En un marco de referencia que se desplaza con velocidad constante, la inercia se manifiesta igual: no se puede saber, sin mirar fuera, si uno está en reposo o en movimiento uniforme. Son los llamados sistemas de referencia inerciales.
Inercia y rozamiento
En la vida cotidiana los objetos acaban deteniéndose, lo que durante siglos hizo pensar que el reposo era el estado natural. La causa es la fricción, una fuerza que se opone al movimiento. En el espacio, donde apenas hay rozamiento, una sonda sigue su trayectoria durante años sin gastar combustible.
Ejercicios resueltos
1. Se aplica la misma fuerza neta de 3 000 N a un coche de 1 000 kg y a otro de 2 000 kg. Calcula la aceleración de cada uno.
a = F / m. Coche 1: 3 000 / 1 000 = 3,0 m/s². Coche 2: 3 000 / 2 000 = 1,5 m/s². El de más masa, con más inercia, se acelera la mitad.
2. Calcula el momento de inercia de un disco macizo de 2,0 kg y 0,30 m de radio respecto a su eje.
I = ½ · M · R² = 0,5 · 2,0 · 0,30² = 0,090 kg·m².
3. Si ese disco gira a 10 rad/s, ¿cuál es su energía cinética de rotación?
E = ½ · I · ω² = 0,5 · 0,090 · 10² = 4,5 J.
¿Qué es la inercia en física?
Es la resistencia de un cuerpo a modificar su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme. Cuanta más masa tiene, mayor es su inercia.
¿Es la inercia una fuerza?
No. Es una propiedad de la materia, no una interacción. La sensación de ser «empujado» al frenar es la tendencia del propio cuerpo a continuar con su velocidad.
¿Qué relación hay entre inercia y masa?
La masa es la medida de la inercia: cuanto mayor es la masa, más fuerza hace falta para lograr una determinada aceleración.
¿Qué dice la ley de la inercia?
La primera ley de Newton: todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme mientras la fuerza neta sobre él sea cero.
¿Qué es el momento de inercia?
Es la magnitud que mide la resistencia de un cuerpo a cambiar su rotación. Depende de la masa y de cómo se distribuye respecto al eje de giro.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Newton, I. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687).
Conceptos relacionados: leyes de Newton, fuerza y mecánica.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2023). «Inercia». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/inercia/
