En mi lección reciente sobre cinemática, mi maestro enseñó sobre la inercia y el impulso. Esto es lo que ella dijo.
Inercia : una característica de un objeto que resiste cambios en su estado de movimiento.
Cantidad de movimiento: La resistencia de un objeto a un cambio en su estado de movimiento.
Mi problema es ¿cuál es la diferencia entre ambos? Quiero decir que se ven iguales. ¿Y por qué la inercia no tiene unidad pero sí el impulso?
Momentum: La resistencia de un objeto a un cambio en su estado de movimiento.
Eso suena como una definición sospechosa de impulso para mí. Una definición un poco mejor, al menos a su nivel, es que el impulso representa la "cantidad de movimiento" que tiene un objeto. Por supuesto, "cantidad de movimiento" es un término muy vago, pero es lógico pensar que si "cantidad de movimiento" se definiera con precisión, tendría las siguientes características:
El impulso es una cantidad definida con precisión que satisface estos principios. Para objetos masivos de movimiento lento, se puede calcular mediante .
Una definición mucho mejor de impulso proviene del hecho de que se conserva, pero dado el nivel en el que estás estudiando actualmente, probablemente aún no te hayan enseñado suficientes antecedentes para entenderlo realmente, así que lo dejaré fuera. (Pero sepa que el hecho de que el impulso se conserve en muchas situaciones es lo que lo hace tan útil).
Para la inercia, por otro lado, esto es bastante razonable:
Inercia: una característica de un objeto que resiste cambios en su estado de movimiento.
La idea es que los objetos que son más difíciles de mover, o cuyo movimiento es más difícil de cambiar, tienen más inercia. La cantidad definida con precisión que satisface estas propiedades es la masa inercial, que probablemente conozca simplemente como "masa". (O en realidad, energía, pero a su nivel puede pretender que es solo masa. Probablemente no se encontrará con situaciones en las que esta diferencia entre masa y energía se vuelve importante durante bastante tiempo).
La inercia es una característica intrínseca del objeto relacionada con su masa. La inercia te dice cuánta fuerza se necesitará para causar una aceleración particular en el objeto.
El momento es una función de la masa y la velocidad de un objeto. El momento es una medida de la energía cinética del objeto.
Un objeto masivo puede tener cualquier impulso (al menos siempre que su velocidad sea menor que la velocidad de la luz), incluido un impulso cero o negativo, según el marco de referencia y las convenciones de coordenadas, pero siempre tiene una inercia positiva distinta de cero.
Buena pregunta. El pensamiento claro es esencial en la física, y demasiados profesores y estudiantes simplemente avanzan hacia las ecuaciones plug-and-chug sin pasar primero el tiempo suficiente para estudiar, explicar y comprender completamente los comportamientos detrás de las matemáticas.
Respuesta corta:
La inercia es un concepto general que describe el comportamiento observado de los objetos en movimiento y en reposo que Newton escribió en su primera ley. No tiene magnitud ni unidades de medida. Para cuantificar la inercia , los físicos desarrollaron el concepto más específico de Momentum , que tiene cantidades de masa, velocidad y dirección.
Respuesta larga:
La inercia es la tendencia natural observada de un objeto en movimiento a seguir moviéndose en la misma dirección y a la misma velocidad, o si está en reposo, permanecer en reposo. En física, aprendemos rápidamente que la única diferencia entre un objeto en movimiento o en reposo es el movimiento relativo del observador, por lo que ambos casos son realmente lo mismo. La inercia simplemente nos dice que cambiar el movimiento de un objeto requiere aplicarle una fuerza.
Para describir completamente la propiedad de la inercia con unidades que podemos medir, debemos cuantificar la velocidad de movimiento de un objeto, la dirección del movimiento y la resistencia al cambio de movimiento. Combinamos estas tres cosas en un solo parámetro para cada objeto llamado Momentum .
La resistencia al cambio de movimiento no depende de la dirección, por lo que es lo que llamamos una cantidad "escalar" y se ha denominado masa . Cuantificamos la masa usando unidades como kg o lb-masa. De hecho, medimos la masa de un objeto indirectamente al aplicarle una fuerza conocida y medir su cambio en el movimiento (aceleración) de acuerdo con la ecuación Masa = Fuerza / Aceleración. Los objetos que requieren mucha fuerza para acelerar un poco tienen una gran masa . Los objetos que aceleran mucho con un poco de Fuerza tienen una Masa pequeña .
La velocidad también es una cantidad escalar, pero cuando combinamos la velocidad con la dirección, obtenemos una cantidad "vectorial" llamada Velocidad .
El impulso tiene tanto una magnitud como una dirección. Cuantificamos la cantidad de movimiento de un objeto como el producto de la cantidad escalar de masa por su vector de velocidad .
El impulso también es una propiedad medible de un conjunto de objetos. Sus momentos individuales se pueden sumar mediante la suma de vectores y se representan mediante un objeto virtual que llamamos centro de masa que se mueve con una velocidad neta .
El impulso se "conserva", lo que simplemente significa que no cambia con el tiempo para ningún sistema cerrado a menos que se aplique alguna fuerza externa. Para una colección de objetos, su Momentum colectivo no cambia, incluso si chocan entre sí y vuelven a rebotar o se agrupan, o si un objeto se aleja girando de sus vecinos. Estas colisiones, si no son perfectamente elásticas, reducirán la energía cinética del sistema, especialmente si se agrupan en un solo objeto, pero la cantidad de movimiento del grupo será la misma que la cantidad de movimiento neta de todas las piezas individuales originales: el El centro de masa seguirá moviéndose con la misma velocidad neta . Con este ejemplo podemos ver que no debemos confundirMomento (masa x velocidad) con energía cinética (masa x velocidad^2). Si bien la energía total se conserva (primera ley de la termodinámica), la energía cinética puede cambiar a otras formas, como la energía térmica o la energía potencial, por lo que no se conserva como el impulso .
Nota:
Como advertencia importante, lo anterior se aplica al ámbito de la física newtoniana clásica donde las velocidades son mucho, mucho menores que la velocidad de la luz (velocidad de la información) y los efectos relativistas son insignificantes. A medida que los objetos se acercan a la velocidad de la luz, la velocidad y la masa no son tan distintas, y al observador le parece que la energía adicional aumenta la masa de un objeto en lugar de su velocidad. Aún así, el impulso se conserva.
La inercia es lo que llamamos simplemente 'cantidad de material'. La palabra material se ha utilizado aquí para especificar la materia del cuerpo. Por ejemplo, una silla de plástico, una silla de madera y una silla de hierro. Entre ellos, una silla de plástico tendrá menos inercia porque aplicará menos fuerza de reacción, por lo que será más fácil levantarla. Y la palabra cuantitativa se usa para definir el número. Por ejemplo, una madera de 10 kg y un hierro de 10 kg tendrían la misma inercia.
Mientras que el impulso, , es directamente proporcional a la inercia, es decir cuanto más se oponga el cuerpo a la externa que es lo que llamamos inercia, mayor será el impulso. Así que básicamente definimos la inercia y el momento así: la tendencia del cuerpo a oponerse a la fuerza externa aplicada para cambiar el tamaño de la forma o la posición del cuerpo es inercia y la cantidad de movimiento se llama momento. Marque la palabra fuerza externa.
Ya hay buenas respuestas aquí, pero ninguna de ellas parece haber abordado lo que dijiste sobre que te dijeran que el impulso es una resistencia al cambio de movimiento. Esa declaración podría ser precisa, si saltas un par de aros en la forma en que la interpretas.
Esta es la definición de cantidad de movimiento, si piensas en situaciones en las que la masa es efectivamente constante, como lanzar y atrapar una pelota, obtienes:
Entonces, está bastante claro que , es decir: el cambio neto en el momento del objeto [el impulso] es igual a la fuerza promedio multiplicada por el tiempo de contacto. Entonces, si imaginas una pelota con algo de impulso , si el tiempo de contacto es constante independientemente de la fuerza requerida, entonces puedes ver que la fuerza requerida para detener un objeto, para cambiar su movimiento , es directamente proporcional a su momento.
Además, tenga en cuenta la en la expresión del impulso, por lo tanto, tienes dos cosas que pueden cambiar directamente lo difícil que es cambiar el movimiento de un objeto, la masa y el producto de la masa y la velocidad: el impulso.
Inercia es un término histórico anticuado, y no es divertido leer torturados intentos de oscurecer el hecho de que su significado es indistinguible de la propiedad de la materia que ahora llamamos masa inercial, que, en la física clásica, es resistencia a la aceleración.
La masa se define erróneamente en muchos libros y muchas aulas, especialmente en ciencias químicas, como "la cantidad de 'cosas' o la cantidad de materia en un objeto. Hágase un favor y desaprender cualquier noción que pueda tener de que la masa es materia. La masa no es materia, es una propiedad de la materia.
Inercia es un sinónimo obsoleto, sin unidad, inútil y confuso de masa inercial. Lo he sacado de mi léxico personal de física. Soy profesor de física y no enseño la inercia, excepto como un artefacto histórico que tenemos que soportar donde lo encontramos todavía en uso. Solo asiento con la cabeza y sonrío cuando lo encuentro impreso o en conversaciones donde no se justifica discutir al respecto.
El impulso es el producto de la masa y la velocidad de un objeto, una cantidad que Newton consideraba la cantidad fundamental del movimiento.
Desde una perspectiva externa, veo la inercia como el estado de la cuestión y el impulso como la medida de ese estado. La inercia puede ser un estado de no movimiento o velocidad extrema. La velocidad a la que se permite que continúe este movimiento o no movimiento es el impulso. Es por eso que el impulso se puede medir pero la inercia solo se puede observar.
Básicamente, una cosa es que el impulso no es nada, es un cambio en la aceleración, nada más, los chicos usan la interpretación gráfica para resolver este problema, se sentirán tranquilos cuando el objeto comience a moverse, significa que su aceleración cambia, significa que gana impulso, por qué se mueve si el impulso no se conserva cuerpo no podrá moverse inicialmente, el impulso comienza a aumentar y la inercia comienza a disminuir, obviamente, por lo que el impulso y la inercia son conceptos inversos, es probable que sean iguales pero son muy opuestos. Espero que disfruten con la respuesta. La mecánica es un cambio. Chicos, concéntrense en los problemas de la vida real que están sucediendo en la naturaleza. Puede ser que puedan descubrir las 4 leyes del movimiento.
Uno de los primeros pensamientos intrigantes que tuve en física es cómo una pequeña partícula a alta velocidad como una bala puede causar el gran daño de una masa mucho mayor. ¿Cuál es la conexión que hace que la velocidad sustituya a la masa? Resultó que esta es, de hecho, la pregunta más importante de toda la física. ¡Es el impulso lo que está en juego aquí, por supuesto, que considero el pilar de la física y el universo al mismo tiempo! Pero, ¿cómo se relaciona el impulso que es intangible con la masa, que es muy tangible, por así decirlo? Una de las respuestas indirectas a esto es la ecuación de Einstein E=mc^2. Pero esto es energía y masa sin impulso. Bueno, la masa y el momento están relacionados, ya que la integral a lo largo de una línea de p .d pes p^2/2 y sabemos que E=.=p^2/2m. Por lo tanto, la energía no es más que una línea integral del momento y la energía es equivalente a la masa según Einstein y, por supuesto, la masa está relacionada con la inercia. Entonces, la masa, la energía, el momento y la inercia están bien conectados por fórmulas bien establecidas. La energía se conserva porque es una integral de otra cantidad conservada: la cantidad de movimiento.
La siguiente pregunta es ¿por qué se conserva la cantidad de movimiento? Bueno, el impulso se conserva porque el universo tiene una simetría de acuerdo con las teormas de Noether y defiende esta simetría con el mayor vigor. Para una declaración más simple; Esto se debe a que es imposible mover el centro de masa de un sistema aislado desde adentro. Eso es equivalente a decir que para un sistema aislado; sum(m.dx)=0 a lo largo de cualquier línea en el espacio. Entonces, si mueves una masa hacia un lado, ¡necesitas mover un equivalente hacia el lado opuesto para evitar que el mundo se vuelque! Y esto es cierto incluso para algo tan ligero como un electrón o un fotón. A continuación, diferencie la suma con respecto al tiempo para masa constante y obtendrá; sum(mv)=sum(p)=0, a lo largo de cualquier línea en el espacio. Otra diferenciación da; sum(ma)=sum(f)=0 a lo largo de cualquier línea en el espacio. Así vemos que la conservación de la cantidad de movimiento p,
¡¡Ahora vemos que si quisiéramos mover un electrón sin mover otro, tenemos que mover el resto del universo una distancia proporcional a la dirección opuesta!! y esto es inercia... o como lo llama Mach; el efecto de masas distantes. Esto se vuelve más acentuado cuando hacemos rotación, entonces todo el universo debe rotar en la dirección opuesta (reducida por su masa, por supuesto).
Pero la masa es diferente a la energía o al impulso, ya que tiende a excluir la presencia de cualquier otra masa desde la posición en la que se encuentra. Mientras que la energía no tiene esta propiedad. También la masa puede tener otros atributos como; espín, momento dipolar magnético, carga, etc. que el movimiento no tiene. La respuesta a esto es; porque la masa proviene de la rotación y todos esos atributos le siguen.
La forma más sencilla de entender todas las complicaciones que siguen es pensar en la radiación como materia evaporada y la materia se convierte simplemente en radiación condensada que hace la condensación dando vueltas en bucles cerrados . La radiación tal como es lleva muchos de los atributos de la materia como debería hacerlo cualquier vapor. Tiene atributos eléctricos en forma de campos eléctricos y magnéticos, pero también tiene atributos mecánicos en forma de cantidad de movimiento y energía. Además, obedece a la conservación del momento como una masa ... es decir, también tiene inercia. De manera que si disparas un arma de láser, puedes golpear y mover cualquier pequeña masa a distancia, y además provoca un retroceso del arma.
Pero puede la radiación ir en círculos cerrados. Aparentemente sí y en forma de solitón electromagnético topológico. El solitón y el antisolitón creados por la radiación pueden ser un modelo del proceso de creación de pares a partir de la radiación. Entonces, para cerrar, la inercia es una expresión de la conservación del impulso que es específica de la materia en sus fases condensada y evaporada. Y todo eso se debe a la simetría del espacio en el que vivimos.
david z
LarsH
Aser