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Momento de inércia

Momento de inércia se trata de uma grandeza física ligada à inércia de rotação. Essa grandeza designa a dificuldade em mudar o movimento de um corpo que esteja em rotação, ou seja, em movimento circular. Esse é um conceito que surge no âmbito da física.

momento de inércia
O momento de inércia é uma grandeza física relacionada à inércia de rotação

Para entender esse conceito, antes cabe entender o que é inércia. Ela se trata da tendência de um corpo para manter o seu estado inicial de repouso ou de movimento. Tal estado inicial só poderá ser mudado através de uma força.

Conforme maior for o momento de inércia de um determinado corpo, então mais difícil será alterar a rotação dele ou de fazer o mesmo girar, isso quer dizer que a resistência dele em mudar a sua velocidade angular.

O símbolo I é usado com o objetivo de representar o momento de inércia, sendo que a expressão matemática usada no cálculo dela é essa:

I = m. r2

Abaixo está a explicação de cada um dos elementos dessa expressão:

I – se trata do momento de inércia;

m – seria o símbolo para representar a massa do corpo;

r – se trata da distância da massa m até o ponto fixo ao redor do qual o corpo girará.

A partir de tal equação, chega-se à conclusão de que o momento de inércia estaria sujeito a massa do corpo e ao raio do movimento circular que o mesmo executa.

Assim, o momento de inércia do corpo seria maior a depender do tamanho dos valores (se eles forem maiores, maior seria então o momento de inércia do corpo.

Sobre a unidade de medida do momento de inércia no que tange o Sistema Internacional, ela é o kg.m².

E tal equação permite o cálculo somente do momento de inércia de um corpo que esteja a uma distância fixa (r) em relação ao seu eixo de rotação. Mas a depender da distribuição da massa do corpo, caberá usar outras ferramentas matemáticas que ajudarão nos cálculos de maior complexidade.

Se você tem apenas alguns segundos, leia estes pontos chave:
  • A Segunda Lei de Newton determina que, quando uma força é aplicada a um objeto com massa, o objeto experimenta aceleração. No caso de um objeto em movimento circular, sua posição e velocidade podem ser determinadas.
  • O momento de inércia é um conceito que tem a ver com a resistência de um objeto à mudança de seu estado de movimento rotacional. Quanto maior o momento de inércia de um objeto em rotação, maior será sua resistência à aceleração angular.
  • O momento de inércia depende da massa do objeto e da distância dessa massa até o eixo de rotação. Quanto mais próximo da rotação o objeto estiver, menor será o momento de inércia, e vice-versa.
  • O momento de inércia não é uma quantidade fixa para um objeto. Se um objeto gira em torno de eixos diferentes, ele terá momentos de inércia diferentes. Além disso, o momento de inércia é uma propriedade de todos os objetos em movimento rotacional e está ligado a uma série de fenômenos físicos, incluindo a rotação da lua em torno da Terra.

Sobre o conceito de momento de inércia

De acordo com a Segunda Lei de Newton (que é o princípio fundamental da dinâmica), ao ser aplicada uma força sobre um objeto que dispõe de massa, este objeto então obtém aceleração. No caso de um corpo em movimento circular, ou seja, em rotação, há como determinar sua posição e sua velocidade em função de variáveis como no caso de ângulo, da velocidade angular e também do raio da trajetória.

E quando se analisa o movimento de rotação de um objeto, aparece um conceito importante ligado à sua resistência para a mudança de estado de movimento rotacional, que se trata do momento de inércia.

O momento de inércia, expresso pela letra “I”, se trata de uma propriedade que faz a quantificação da distribuição de massa quanto ao eixo de rotação. Quanto maior for então o momento de inércia de um corpo que se encontra em rotação, maior será a resistência dele à aceleração angular.

Exemplo sobre o momento de inércia

conceito de momento de inércia
O momento de inércia de um corpo não é algo com uma quantidade única e fixo

Como citado, o momento de inércia dependerá da massa de um objeto e da distância da massa até seu eixo de rotação. E para que haja um melhor entendimento, a seguir há um exemplo: um volante que possua 1000 gramas (ou 1kg) onde boa parte da massa esteja perto do eixo possuiria um momento de inércia menor do que aquele volante com o mesmo peso, mas que possua a maior da parte da massa concentrada perto da borda.

Desse modo, quanto mais perto a massa ficar do eixo de rotação, menor seria o momento de inércia, ao passo que quanto mais distante a massa estiver do eixo de rotação, então maior seria seu momento de inércia.

É importante ainda explicar que o momento de inércia de um corpo não se trata de uma quantidade única e fixa.

Quando um objeto é girado em volta de eixos distintos, então haverá momentos de inércia variados, posto que a distribuição da sua massa em relação ao novo eixo seria normalmente diferente do que seria no anterior.

Momento de inércia de área

O momento de inércia de área, chamado ainda de momento de segunda ordem de área, se traduz em uma propriedade de uma seção plana de um corpo, a qual possui ligação com a resistência à deformação.

Mesmo que haja similaridade na formulação e em certos teoremas, não precisa ser confundido com momento de inércia de massa, esse último sendo usado para estudar a rotação de corpos rígidos. É comum usar um mesmo símbolo (I) para os dois, contudo a distinção fica comumente clara no contexto e unidades físicas.

O momento de inércia se trata de uma propriedade de todos os corpos que estão em movimento de rotação. E ele compreende vários fenômenos, a exemplo da rotação da lua ao redor da Terra e do movimento de uma roda gigante.

Citação

SOUSA, Priscila. (22 de Novembro de 2023). Momento de inércia - O que é, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/momento-de-inercia