Inercia e Ímpetu

Inercia

El principio de Inercia ha sido desarrollado desde tiempos de Galileo, este personaje de la historia trato de demostrar lo que Aristóteles planeto con la observación acerca del movimiento, Aristóteles observó, que cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie, lo hace cada vez más lento hasta llegar al reposo, pero que en el cielo los astros se mueven en forma circular. 

Su explicación fue que en la tierra el estado natural de los cuerpos era el reposo. Así explicaba que una flecha viajaba mientras duraba la acción de la fuerza que se le había aplicado y cuando la fuerza cesaba la flecha caía verticalmente; Ahora Galileo no coincidió con el punto de vista de Aristóteles y para lograr una mejor explicación realizó algunos experimentos para determinar qué era lo que realmente sucedía. 

Dentro de sus experimentos, dejó que una pelota rodará hacia abajo en un plano inclinado y que subiera por otro que estaba a continuación. Observó que casi llegaba a la misma altura de la que lo había soltado y que entre más pulido estuviera este plano más semejante era la altura alcanzada. Cambio de inclinación el segundo plano, le dio menos inclinación y observó que eso no importaba, que la altura alcanzada era similar aun cuando tuviera que recorrer mayor distancia.

Con esto en mente, se planteó el siguiente experimento, ¿Qué sucederá si el segundo plano esta perfectamente pulido y se coloca horizontalmente? La pelota tendrá que recorrer una distancia infinita, pues nunca alcanzará el nivel del que fue soltado.

Así Galileo estableció el siguiente principio, llamado Principio de la inercia: "El movimiento de un objeto no requiere causa alguna, sólo el cambio del movimiento requiere de un agente externo".

De esta forma surgió el concepto de inercia como la propiedad de los cuerpos de conservar su estado de movimiento, es decir que si el cuerpo esta en movimiento seguirá con ese mismo movimiento; si esta en reposo; seguirá en reposo, no podrá cambiar por si solo de velocidad, esto es, continuará con su misma rapidez, dirección y sentido, y solamente un agente externo podrá hacer cambios.

Newton inventó el concepto de masa como una cantidad de materia y posteriormente aprovechando la propiedad enunciada por Galileo Galilei la redefinió como : La masa es una medida de la inercia.

Esto nos dice que un objeto que tenga más masa tendrá mayor inercia, así un coche tendrá mayor inercia que una persona.

La primera Ley de Newton sobre el movimiento, también llamada Ley de la inercia, sintetiza lo anterior: "Todo cuerpo conserva su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta a menos que sea obligado a cambiar ese estado por una fuerza (no equilibrada) que actúe sobre el".

Ímpetu

Cuando un niño nos lanza una pelota tenemos la certeza de poder atraparla pero cuando esa misma pelota viene hacia a nosotros después de ser golpeada por un bateador de las grandes ligas primero pensaremos en hacernos a un lado que en atraparla. Internamente tenemos la idea de lo inconveniente que será para nosotros recibir un impacto de un objeto con mucha masa o con mayor velocidad. A partir de esto se genero un nuevo concepto donde se combinan el de masa y el de velocidad, es el ímpetu o cantidad de movimiento o momento lineal o momentum. Esta noción fue generada por Jean Burilan aproximadamente en 1330 al notar lo diferente que era el lanzar una bola de hierro y una de madera y lo denominó impulsión. Galileo la tomó y la llama momento. Descartes habló de movimiento y Newton indico la manera en cómo cuantificarla: La cantidad de movimiento o ímpetu es el producto de la masa por la velocidad del objeto.

P = mv

Como la velocidad es una magnitud vectorial, tendrá la misma dirección y sentido que la velocidad, es decir un vector.

Se podrá observar que la ley de la inercia nos dice que en ausencia de fuerzas o cuando la fuerza total sobre el objeto es nula, el objeto no cambia su velocidad y, como no cambia su masa, tampoco cambiará su ímpetu.

Ejemplo:

¿Qué ímpetu lleva un carrito del supermercado que se mueve 10 [m] en 5 [s] hacia el sur y cuya masa es de 20 [kg]?.

El módulo del ímpetu puede calcularse con el producto de la masa por el módulo de la velocidad, p = mv, y el módulo de la velocidad se calcula como el desplazamiento del objeto entre el tiempo empleado:

v = Δx/Δt

v = 10 [m] / 5 [s] = 2 [m/s]

Por lo que el módulo del ímpetu es: 

p = m v = (20 [Kg] )(2 [m/s])

p = 40 [kg.m] / [s] hacia el sur, que es la dirección en la que se mueve el carrito.