Definición de Inercia
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD
Desde el punto de vista de la Física, la inercia se refiere a la resistencia de un cuerpo a cambiar de estado de movimiento, es decir, si el cuerpo se encuentra en reposo, se opone a pasar a un estado de movimiento, y si por el contrario, el cuerpo se encuentra en movimiento, se resistirá a pasar a un estado de reposo.
El término de inercia también se emplea en otras áreas, por ejemplo, a instancias de la Química, donde se puede aplicar para expresar que una sustancia no reacciona con otro elemento o sustancias, y se le denomina inercia química.
El helio (el gas que se utiliza para llenar los globos para que floten), es uno de los gases nobles o inertes, cuyo adjetivo se debe a que en condiciones normales de temperatura y presión, no reacciona químicamente con otros elementos.
En otros contextos, por ejemplo, en situaciones cotidianas, nos referimos a alguna acción que “hacemos por inercia” para decir que se trata de una actividad que hemos venido desarrollando con cierta frecuencia o monotonía, y que la continuamos realizando de forma involuntaria, automática o inconsciente.
La primera ley de Newton: ley de inercia
En el año 1687, Isaac Newton publicó la obra “Principios matemáticos de la filosofía natural”, en el cual describe las leyes de la mecánica clásica, y la primera de ellas se conoce como ley de inercia, básicamente porque plantea la naturaleza de los cuerpos a resistirse al cambio de movimiento, y se formula a través del siguiente enunciado:
“Todo cuerpo en reposo, continuará en reposo, y todo cuerpo que se mueve a velocidad constante, continuará en este estado de movimiento, a menos que sobre él actúe una fuerza externa neta desequilibrada”. Esta ley tiene grandes implicaciones en la mecánica clásica, puesto que se refiere a la inercia como una propiedad de los cuerpos, y por ende, la oposición a la aceleración (o desaceleración) es una condición involuntaria que se manifiesta de manera espontánea.
Esta ley, también da cuenta de los marcos de referencia inerciales, es decir, aquellos sistemas de referencia que se encuentran en reposo o moviéndose a velocidad constante respecto a una estrella distante. Bajo esta óptica, la ley de inercia plantea que si un cuerpo no interactúa con otros, se puede identificar un sistema de referencia inercial en el cual el cuerpo presenta aceleración nula.
¿Qué crees que sucederá con la persona que se sostiene del vehículo en movimiento si el auto frena bruscamente?. Si el auto de la imagen se mueve hacia adelante a gran velocidad y frena de repente, muy posiblemente la fuerza con la que la persona se está agarrando de la carrocería no sea suficiente para vencer la inercia de su cuerpo, que buscará seguir la trayectoria de movimiento y saldrá impulsado hacia adelante.
Ejemplos donde se evidencia la ley de Inercia
En general, las leyes de la Física se manifiestan sobre la naturaleza en cada instante, y particularmente, la ley de inercia se aplica en situaciones en las cuales la intervención de una fuerza externa busca modificar en el estado de un cuerpo, y éste se resiste a cambiar dicha condición:
Una persona parada en un autobús mientras este acelera o frena: la mayoría de las personas ha experimentado la inercia al encontrarse de pie en el piso de un autobús (o tren) durante las siguientes situaciones: si el autobús se desplaza a velocidad constante y de repente frena, se siente que el cuerpo se va hacia delante. También, cuando el autobús está en reposo (o a velocidad constante) y de pronto acelera, los pasajeros sienten como si el cuerpo se tiende a ir hacia atrás, de hecho, los que están sentados sienten que su espalda ejerce mayor presión contra el respaldo del asiento. En realidad en este caso, desde un observador inercial, no se trata que el cuerpo de los pasajeros se va “hacia atrás”; lo cierto es el su cuerpo se resiste a acelerar y busca permanecer en reposo, mientras el autobús acelera. Este hecho revela la importancia de utilizar el cinturón de seguridad. Por otra parte, mientras el vehículo esté en reposo o moviéndose a velocidad constante, el cuerpo no experimenta resistencia al cambio de estado de movimiento.
El uso del cinturón de seguridad en las personas que se encuentran dentro de un vehículo en circulación ha ayudado a salvar numerosas vidas, ya que durante una colisión, se presentan fuerzas de impacto que pueden ocasionar que las personas, incluso, salgan proyectadas a través de la ventana fuera del auto por efecto de la inercia (intentando continuar con su estado de movimiento).
Detener o acelerar un objeto muy pesado: con la segunda ley de Newton (F = m.a), se puede observar que cuanto mayor sea la masa de un determinado objeto, mayor será la fuerza que se requiere para producir una determinada aceleración. Esta es la razón por la cual los trenes necesitan de grandes distancias para poder detenerse, especialmente cuando se encuentran a máxima carga, debido a que poseen mayor inercia, es decir, a mayor masa, mayor inercia.
Un famoso truco para comprobar la inercia, aunque requiere de cierta práctica, consiste en tirar rápidamente de un mantel que cubre una mesa, sobre el cual se encuentran algunos objetos y lograr que éstos permanezcan en la misma posición sin caerse.
Masa inercial
En Física, a veces se hace distinción entre la masa inercial y la masa gravitacional de los cuerpos. Sin embargo, en las leyes de Newton, solo se hace alusión a la masa de los objetos, sin distinción de categorías. Fue más adelante, cuando al referirse a la masa que produce una fuerza de atracción gravitatoria hacia otra masa, se utilizó el término masa gravitacional. De acuerdo con la ley de gravitación universal \(\left( {F = G\frac{{{M_T} \cdot {M_g}}}{{{r^2}}}} \right)\); por ejemplo, la fuerza de atracción que le ejerce la Tierra, cuya masa es MT hacia otro cuerpo, cuya masa la podemos denotar como MG, (para enfatizar a que se trata de la masa que ocasiona la atracción gravitacional), es proporcional producto de estas masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Por otra parte, la masa inercial (mi), se suele asociar con la resistencia de un cuerpo a acelerarse, y esto se observa en la segunda ley de Newton \(\vec F = {m_i} \cdot \vec a\), la cual plantea que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada, e inversamente proporcional a su masa (mi); en este caso, sería a la masa inercial, puesto que indica que a mayor masa, se presenta mayor resistencia a la aceleración; y esto es la inercia.
Cabe destacar que tanto la masa inercial como la masa gravitatoria, son cantidades escalares que numéricamente son iguales, y de hecho, experimentalmente se ha comprobado esta igualdad con una precisión muy significativa, considerando que los instrumentos que se emplean para efectuar dichas mediciones, siempre tendrán una determinada apreciación.
Art. actualizado: Enero 2023; sobre el original de octubre, 2017.
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