Inercia FÍS.

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Física

Concepto. La i. aparece como el objeto de la primera ley de la Mecánica clásica (v. MECÁNICA I), la cual establece que una partícula libre, o sea, no sometida a interacción o fuerza (v.) alguna, se mueve siempre con velocidad constante o se encuentra en reposo, lo que implica que si dicha partícula está en movimiento (v.), éste será rectilíneo y uniforme. El enunciado de esta ley se debe a Galileo (v.), aunque se la conoce como la ley de Newton (v.).

La ley de la i. se limita a afirmar de una manera cualitativa que se necesita siempre una fuerza para modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo. Por consiguiente, todo cuerpo ofrece una cierta resistencia (inercia) a cambiar su estado de reposo o movimiento, el cual sólo se modificará por la acción de una fuerza F, que producirá una aceleración a, tal que, de acuerdo con la 2a ley de Newton

F=ma(1) donde el coeficiente de proporcionalidad m recibe el nombre de masa inerte y es una propiedad característica del cuerpo, que proporciona una medida cuantitativa de su i. Aclaremos la ley con un ejemplo. Una bola esférica en reposo sobre una superficie horizontal lisa permanecerá en dicho estado a menos que se haga actuar una fuerza sobre ella. Así, pues, su velocidad permanece constante con un valor igual a cero. Esto indica que no existe fuerza alguna actuando sobre la bola (la acción que sobre la misma ejerce la gravedad, su peso, es compensada exactamente por la acción que sobre ella ejerce la superficie sobre la cual se apoya). Cuando la bola es golpeada, como en el juego de billar, sufre momentáneamente la acción de una fuerza, ganando velocidad, para pasar posteriormente a encontrarse de nuevo libre de fuerza alguna, moviéndose entonces según una línea recta y con la velocidad adquirida al golpearla. La experiencia confirma que dicha velocidad va disminuyendo progresivamente hasta anularse, lo que se explica por la acción de una fuerza externa debida al rozamiento (v.) entre la bola y la superficie. Si la bola fuese perfectamente rígida y esférica, la superficie totalmente horizontal y no existiesen rozamientos, aquélla continuaría moviéndose rectilínea y uniformemente durante tiempo indefinido.

Sistemas inerciales. Enunciada la ley de la i. y puesto que en ella se habla de movimiento, surge la cuestión de establecer o definir el sistema de referencia respecto del cual se realiza el movimiento. Entre los infinitos sistemas de referencia que se pueden utilizar para estudiar el moviIniento de un cuerpo libre, cabe distinguir a todos aquellos que cumplen la condición de que el movimiento del cuerpo en cuestión respecto de los mismos es rectilíneo y uniforme (es decir, con velocidad constante). Estos sistemas referenciales reciben el nombre de sistemas inerciales, y respecto de ellos un cuerpo que se mueve libremente (es decir, no sometido a fuerza alguna) lo hace según una trayectoria rectilínea y con velocidad constante.

De acuerdo con la definición, distintos sistemas inerciales pueden estar en movimiento, unos respecto de otros, con velocidad constante, estando sus observaciones relacionadas por la transformación de Galileo o la de Lorentz, según sea el orden de magnitud de sus velocidades relativas muy inferior o próximo a la velocidad de la luz en el vacío (V. RELATIVIDAD, TEORÍA DE LA).

Dada la importancia que tienen los sistemas inerciales, cabe preguntarse si es posible disponer de un sistema inercial. La respuesta, en lo que respecta a nuestro planeta, ha de ser negativa en términos absolutos. La razón no es otra que la existencia del movimiento de rotación de la Tierra y las interacciones que tienen lugar con el Sol y otros planetas. Sin embargo, en muchos casos estos efectos son despreciables y los sistemas de referencia unidos a nuestros laboratorios pueden ser considerados como inerciales. Otras veces se recurre a artificios tales como considerar fijas las estrellas del Sistema solar y definir los sistemas inerciales como aquellos para los cuales estas estrellas permanecen en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme. Puede demostrarse que la ecuación (1), fundamental de la Dinámica, permanece invariable para todos los sistemas de referencia inerciales, o sea, que dos observadores situados sobre distintos sistemas de referencia inerciales, al observar el movimiento de una cierta partícula, medirán la misma fuerza.

Fuerzas de inercia. Para sistemas no inerciales los resultados anteriores dejan de ser ciertos. En este caso, las fuerzas medidas por dos observadores solidarios a ambos sistemas no son iguales, sino que difieren en un término que tiene en cuenta el movimiento del sistema no inercial respecto del sistema inercial, de acuerdo con la ecuación

F’=F-mau

siendo F’ la fuerza medida por el sistema no inercial, F la medida por el sistema inercial y -ma, (donde aa es la aceleración del sistema no inercial respecto del inercial) es la fuerza de i. o fuerza ficticia que tiene en cuenta el efecto del movimiento del sistema no inercial. Esta última fuerza sólo es observada, pues, por aquel que se mueve con el sistema acelerado. El ejemplo más familiar de dicho tipo de fuerzas lo constituye la fuerza centrífuga que siente todo observador que se mueve con un sistema de referencia animado de un movimiento de rotación.

V. t.: DINÁMICA; FUERZA; MOVIMIENTO.

F. SÁNCHEZ QUESADA.

BIBL.: 1. PALACIOS, Física general, Madrid 1959; F. W. SEARS, Mecánica, calor y sonido, Madrid 1965; CH. KITTEL r OTROS, Mecánica, Barcelona 1968.