Um dos princípios físicos básicos da interação dos corpos sólidos é a lei da inércia, formulada pelo grande Isaac Newton. Encontramos esse conceito quase constantemente, pois tem uma influência extremamente grande em todos os objetos materiais do nosso mundo, incluindo os humanos. Por sua vez, uma quantidade física como o momento de inércia está inextricavelmente ligada à lei mencionada acima, determinando a força e a duração de seu impacto nos corpos sólidos.
Do ponto de vista da mecânica, qualquer objeto material pode ser descrito como um sistema de pontos imutável e claramente estruturado (idealizado), cujas distâncias mútuas não mudam dependendo da natureza de seu movimento. Essa abordagem permite calcular com precisão o momento de inércia de quase todos os corpos sólidos usando fórmulas especiais. Outra nuance interessante aqui éo fato de que qualquer movimento complexo, tendo a trajetória mais intrincada, pode ser representado como um conjunto de movimentos simples no espaço: rotacional e translacional. Isso também facilita muito a vida dos físicos ao calcular essa quantidade física.
Para entender qual é o momento de inércia e qual a sua influência no mundo que nos cerca, é mais fácil usar o exemplo de uma mudança brusca na velocidade de um veículo de passeio (frenagem). Nesse caso, as pernas de um passageiro em pé serão arrastadas pelo atrito no chão. Mas, ao mesmo tempo, nenhum impacto será exercido no tronco e na cabeça, como resultado, eles continuarão a se mover na mesma velocidade especificada por algum tempo. Como resultado, o passageiro se inclinará para frente ou cairá. Em outras palavras, o momento de inércia das pernas, extinguido pela força de atrito no chão, será significativamente menor que o restante dos pontos do corpo. A imagem oposta será observada com um aumento acentuado na velocidade de um ônibus ou bonde.
O momento de inércia pode ser formulado como uma quantidade física igual à soma dos produtos das massas elementares (aqueles pontos individuais de um corpo sólido) e o quadrado de sua distância ao eixo de rotação. Segue-se desta definição que esta característica é uma quantidade aditiva. Simplificando, o momento de inércia de um corpo material é igual à soma de indicadores semelhantes de suas partes: J=J1 + J2 + J 3 + …
Este indicador para corpos de geometria complexa é encontrado experimentalmente. responsável porlevar em conta muitos parâmetros físicos diferentes, incluindo a densidade de um objeto, que pode ser heterogêneo em diferentes pontos, o que cria a chamada diferença de massa em diferentes segmentos do corpo. Consequentemente, as fórmulas padrão não são adequadas aqui. Por exemplo, o momento de inércia de um anel com certo raio e densidade uniforme, tendo um eixo de rotação que passa pelo seu centro, pode ser calculado usando a seguinte fórmula: J=mR2. Mas desta forma não será possível calcular este valor para um aro, cujas partes são feitas de materiais diferentes.
E o momento de inércia de uma bola de estrutura sólida e homogênea pode ser calculado pela fórmula: J=2/5mR2. Ao calcular este indicador para corpos relativos a dois eixos de rotação paralelos, um parâmetro adicional é introduzido na fórmula - a distância entre os eixos, denotada pela letra a. O segundo eixo de rotação é indicado pela letra L. Por exemplo, a fórmula pode ficar assim: J=L + ma2.
Experiências cuidadosas sobre o estudo do movimento inercial dos corpos e a natureza de sua interação foram feitas pela primeira vez por Galileu Galilei na virada dos séculos XVI e XVII. Eles permitiram ao grande cientista, que estava à frente de seu tempo, estabelecer a lei básica sobre a preservação pelos corpos físicos de um estado de repouso ou movimento retilíneo em relação à Terra na ausência de outros corpos agindo sobre eles. A lei da inércia tornou-se o primeiro passo para estabelecer os princípios físicos básicos da mecânica, que na época ainda eram completamente vagos, indistintos e obscuros. Posteriormente, Newton, formulando as leis gerais do movimentocorpos, incluindo entre eles a lei da inércia.
