Inertie

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Inertie (homonymie).

En physique, l'inertie d'un corps dans un référentiel galiléen (dit inertiel) est sa résistance à une variation de vitesse. L'inertie est fonction de la masse du corps : plus celle-ci est grande, plus la force requise pour modifier son mouvement sera importante[1].

La notion d'inertie est à la base du principe d'inertie, première loi de Newton. Elle est encore considérée comme la norme en physique classique. Elle a dû être réinterprétée et augmentée afin de refléter les développements de la théorie de la relativité et de la mécanique quantique.

Historique[modifier | modifier le code]

Avant la Renaissance, la théorie la plus généralement acceptée du mouvement dans la philosophie occidentale est la physique aristotélicienne (en) qui nie le principe d'inertie : selon la théorie du « mouvement naturel » d'Aristote, un mouvement uniforme rectiligne éternel (corps lourds ou « graves » vers le bas tels la terre et l'eau, corps légers vers le haut pour l'air et le feu) est impossible dans un cosmos fini, tandis que le « mouvement violent » s'arrête lorsque la force qui lui a donné l'impulsion cesse de s'exercer, l'objet, mû par une propriété interne de finalité, étant alors ramené vers son lieu naturel de repos[2].

Cette théorie d'Aristote largement acceptée est néanmoins contestée à plusieurs reprises par des philosophes tels que Lucrèce ou Jean Philopon au VIe siècle pour qui les projectiles continuent d’avancer par l’effet d’une force motrice transmise par le lanceur (Aristote propose pour expliquer les jets un mouvement composite en tourbilllons rétrogrades constitués d'un mouvement violent et d'un mouvement naturel), donnant naissance à la théorie de l'impetus.

Galilée, par son principe de relativité, abandonne cette théorie de l'impetus, décrit le mouvement inertiel (chute libre, bille sur plan incliné) sans proposer de lois.

Isaac Newton a établi le premier les principes mathématiques décrivant le mouvement d'un corps, parmi lesquels se retrouve sa première loi, aussi connue sous le nom de principe d'inertie.

Christian Huygens définit les notions de force centrifuge (force d'inertie d'un objet en rotation dans des référentiels non inertiels) et de moment d'inertie.

Newton s'inspire des travaux effectués par Galilée et par Descartes pour l'énonciation de cette loi dans ses Philosophiae Naturalis Principia Mathematica publiés en 1686.

« La force qui réside dans la matière (vis insita) est le pouvoir qu'elle a de résister. C’est par cette force que tout corps persévère de lui-même dans son état actuel de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite. »

— Isaac Newton, Principes mathématiques de la philosophie naturelle[3]

En 1835, Gaspard-Gustave Coriolis décrit mathématiquement dans son article Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps une autre force inertielle, la force de Coriolis.

Inertie, masse, etc[modifier | modifier le code]

L'inertie est une propriété précisée par le principe d'inertie, valable dans les référentiels inertiels (plus exactement : il définit ces référentiels).

L'inertie, notion qualitative, est quantifiée par la masse inerte qui intervient dès la définition de la force, qui elle-même est une quantification de l'idée d'effort nécessaire à influer sur le mouvement inertiel tel que l'expose le principe d'inertie.

Il n'y a pas de théorie unique acceptée qui explique la source de l'inertie. Divers efforts notables à ce niveau ont été faits par des physiciens tels Ernst Mach (voir le principe de Mach), Albert Einstein, Dennis W. Sciama et Bernard Haisch, mais ces efforts ont tous été critiqués par d'autres théoriciens.

Parmi les traitements récents de la question, on peut citer des travaux de C. Johan Masreliez (2006-2009), pour l’édification d'une théorie du cosmos à expansion d'échelle[4],[5], et ceux de Vesselin Petkov (2009)[6].

Référentiels[modifier | modifier le code]

L'inertie s'exprime différemment selon le type de référentiel de l'observateur.

  • Dans un référentiel non inertiel, un corps initialement au repos n'y reste pas obligatoirement, et c'est alors pour le maintenir au repos qu'il faut l'usage d'une force plus ou moins grande, suivant sa masse. Dans un tel référentiel, le mouvement inertiel n'est pas rectiligne uniforme et, là aussi, l'usage d'une force est nécessaire pour contrarier ce mouvement.

Rotation[modifier | modifier le code]

Le moment d'inertie est l'équivalent rotationnel de la masse inertielle.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Benson 2009, p. 128
  2. Loïc Villain, « Relativité restreinte et naissance de l'espace-temps », sur Futura-Sciences,‎ 13 janvier 2005
  3. Newton 1686, p. 47
  4. (en) Masreliez C. J., On the origin of inertial force, Apeiron (2006).
  5. (en) Masreliez, C.J., Motion, Inertia and Special Relativity – a Novel Perspective, Physica Scripta, (2007).
  6. (en)"Relativity and the Nature of Spacetime", Chapter 9, de Vesselin Petkov, 2nd ed. (2009)

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.