Jedním ze základních fyzikálních principů interakce pevných těles je zákon setrvačnosti, který formuloval velký Isaac Newton. S tímto pojmem se setkáváme téměř neustále, protože má mimořádně velký vliv na všechny hmotné objekty našeho světa, včetně člověka. Fyzikální veličina, jako je moment setrvačnosti, je zase neoddělitelně spjata s výše zmíněným zákonem, určujícím sílu a dobu trvání jeho dopadu na pevná tělesa.
Jakýkoli hmotný objekt lze z hlediska mechaniky označit za neměnný a jasně strukturovaný (idealizovaný) systém bodů, jejichž vzájemné vzdálenosti se nemění v závislosti na povaze jejich pohybu. Tento přístup umožňuje přesně vypočítat moment setrvačnosti téměř všech pevných těles pomocí speciálních vzorců. Zde je další zajímavá nuanceskutečnost, že jakýkoli komplexní pohyb s nejsložitější trajektorií může být reprezentován jako soubor jednoduchých pohybů v prostoru: rotační a translační. To také usnadňuje život fyzikům při výpočtu této fyzikální veličiny.
Abyste pochopili, co je moment setrvačnosti a jaký má vliv na svět kolem nás, je nejjednodušší použít příklad prudké změny rychlosti osobního vozidla (brzdění). V tomto případě budou nohy stojícího cestujícího taženy třením o podlahu. Zároveň ale nebude vyvíjen žádný náraz na trup a hlavu, v důsledku čehož se budou ještě nějakou dobu pohybovat stejnou stanovenou rychlostí. V důsledku toho se cestující nakloní dopředu nebo spadne. Jinými slovy, moment setrvačnosti nohou, uhasený silou tření o podlahu, bude výrazně menší než u ostatních bodů těla. Opačný obrázek bude pozorován s prudkým zvýšením rychlosti autobusu nebo tramvaje.
Moment setrvačnosti lze formulovat jako fyzikální veličinu rovnou součtu součinů elementárních hmotností (těchto jednotlivých bodů pevného tělesa) a druhé mocniny jejich vzdálenosti od osy rotace. Z této definice vyplývá, že tato charakteristika je aditivní veličinou. Jednoduše řečeno, moment setrvačnosti hmotného tělesa je roven součtu podobných ukazatelů jeho částí: J=J1 + J2 + J 3 + …
Tento indikátor pro tělesa složité geometrie byl nalezen experimentálně. účet probrát v úvahu příliš mnoho různých fyzikálních parametrů, včetně hustoty předmětu, které mohou být v různých bodech nehomogenní, což vytváří tzv. hmotnostní rozdíl v různých segmentech těla. Standardní vzorce zde tedy nejsou vhodné. Například moment setrvačnosti prstence s určitým poloměrem a rovnoměrnou hustotou, jehož osa rotace prochází jeho středem, lze vypočítat pomocí následujícího vzorce: J=mR2. Tímto způsobem však nebude možné vypočítat tuto hodnotu pro obruč, jejíž všechny části jsou vyrobeny z různých materiálů.
A moment setrvačnosti koule pevné a homogenní struktury lze vypočítat podle vzorce: J=2/5mR2. Při výpočtu tohoto ukazatele pro tělesa vzhledem ke dvěma rovnoběžným osám otáčení je do vzorce zaveden další parametr - vzdálenost mezi osami, označená písmenem a. Druhá osa rotace je označena písmenem L. Vzorec může vypadat například takto: J=L + ma2.
Pečlivé experimenty o studiu setrvačného pohybu těles a povahy jejich vzájemného působení poprvé provedl Galileo Galilei na přelomu šestnáctého a sedmnáctého století. Umožnili velkému vědci, který předběhl svou dobu, stanovit základní zákon o zachování stavu klidu nebo přímočarého pohybu vůči Zemi fyzickými tělesy v nepřítomnosti jiných těles, která na ně působí. Zákon setrvačnosti se stal prvním krokem k ustavení základních fyzikálních principů mechaniky, které byly v té době ještě zcela nejasné, nezřetelné a nejasné. Následně Newton, formulující obecné pohybové zákonytěles, mezi něž patří zákon setrvačnosti.
