Che cos'è il momento d'inerzia?
Un momento di inerzia si riferisce alla forza necessaria per far cambiare velocità a un oggetto rotante. Tutti gli oggetti rotanti hanno un asse o un punto attorno al quale ruotano. Alcuni oggetti richiedono più forza per modificare la velocità di questa rotazione rispetto ad altri. Quelli che cambieranno la loro velocità di rotazione hanno facilmente un basso momento d'inerzia, mentre quelli che sono difficili da cambiare ne hanno uno alto.
Questo concetto fu introdotto per la prima volta dal matematico e fisico svizzero Leonhard Euler nel 1730. Pubblicò la sua teoria nel libro, Theoria Motus Corporum Solidorum Seu Rigidorum o Teoria del moto dei corpi solidi o rigidi . La formula utilizzata per calcolarlo è I = km r2 , in cui I è uguale al momento d'inerzia, k è uguale alla costante inerziale che dipende dalla forma dell'oggetto, m è uguale a massa e r è uguale alla distanza tra l'asse e la massa rotazionale . Per i corpi con una forma scomoda e senza costante apparente, una serie di esperimenti può aiutare a determinare la velocità.
Un esempio comune è pensare a un pattinatore su ghiaccio che gira. Mentre il pattinatore inizia a girare, allunga le braccia e torna indietro e lontano dal suo corpo per creare una rotazione lenta. Quando raggiunge la fine della rotazione, infila le braccia e stringe il telaio, facendola girare molto più rapidamente. Ha consolidato la sua massa più vicino all'asse, ridotto il suo momento di inerzia e ridotto lo sforzo necessario per girare rapidamente. Senza alcun cambiamento di forza, è in grado di accelerare la sua velocità di rotazione.
Esistono molte applicazioni pratiche per questa misurazione. Le case automobilistiche lo studiano attentamente per determinare la velocità con cui un'auto girerà fuori controllo. L'obiettivo è quello di creare un momento elevato in modo che la macchina abbia meno probabilità di perdere il controllo durante una rotazione.
Molti sport usano anche il concetto, con golf, baseball e immersioni in cima alla lista. I subacquei si preoccupano di quali angoli possono usare per creare il momento più basso e lo spin più veloce al fine di completare la mossa ed entrare senza problemi in acqua. I giocatori di baseball e i golfisti lavorano entrambi per creare un'oscillazione regolare ed efficace, per colpire la palla con gli angoli corretti e la forza necessaria per farla volare lontano senza un uso eccessivo dei muscoli.