L'inertie: qu'est-ce que c'est et pourquoi est-ce important? (avec exemples)

Quiconque a déjà posé instinctivement ses mains sur le tableau de bord d'une voiture en prévision de l'arrêt soudain du véhicule comprend le concept deinertie, même si elle n'a jamais consacré de réflexion particulière aux lois de la physique.

Il se peut que cette passagère alerte ne pense pas que le même principe physique explique pourquoi elle penche consciemment la tête en arrière contre l'appui-tête de son siège chaque fois que le conducteur est sur le point de appuyer sur la pédale d'accélérateur: elle sait par expérience qu'un conducteur « aux pieds plombés » est susceptible de lui faire courir un risque de coup du lapin et de la soumettre à une force dirigée vers l'arrière lorsque la voiture décolle.

En descendant l'échelle d'urgence, en essayant d'extraire le dernier morceau de vinaigrette ou de ketchup d'une bouteille en la secouant, en commençant à courir les événements sportifs comme le saut en longueur et l'oscillation continue d'une chaise berçante après avoir cessé d'essayer de tout bercer représentent des exemples de la

Au quotidien, vous pourriez entendre un ami plaisanter en disant que « l'inertie » l'empêchait de se lever et de courir 5 miles ce matin-là. Bien qu'une telle indolence pardonnable ne soit pas techniquement un exemple formel d'inertie dans le monde de la physique, ce genre de bavardage enjoué sur sa propre ressemblance supposée avec un paresseux illustre néanmoins l'un des concepts les plus importants de tous les la physique.

Le principe d'inertie décritla tendance d'un objet à rester dans un état de repos ou à rester en mouvement à une vitesse constante.C'est donc une mesure de la résistance d'un objet à changer d'état, qu'il s'agisse d'un corps en mouvement ou de quelque chose posé sur une table. Si un objet a plus d'inertie, il nécessite plus de travail pour changer son état, que ce soit au repos ou à vitesse constante. En conséquence, les objets avec moins d'inertie sont dans des états plus faciles à changer.

Une des raisons pour lesquelles l'aspect "vitesse constante" n'est peut-être pas intuitif est l'existence d'un frottement. Lorsque vous frappez une balle dans un champ, elle rebondit et finit par s'arrêter à cause de la friction du gazon. Mais si le terrain de jeu pouvait être rendu sans friction, la balle continuerait à rouler indéfiniment à une vitesse constante à moins d'être arrêtée par une force extérieure. (Inutile de dire que cet état de choses affecterait aussi certainement les règles de jeu des jeux de balle - et tout le reste - sur Terre.)

• Parfois, vous verrez la loi d'inertie mentionnée avec le terme "vitesse constante" au lieu de "vitesse constante". Bien que vrai, ce n'est pas assez descriptif; la vitesse n'est qu'une grandeur (valeur numérique), alors que la vitesse est une quantité vectorielle et comprend donc également la direction (x, y, z).

Isaac Newton (1642-1726) reste le possesseur de l'un des intellects les plus remarquables de l'histoire humaine, ayant en effet réuni la discipline mathématique du calcul à partir de zéro et en apportant des connaissances sur le mouvement des corps qui ont inspiré Galileo Galilei, un grand architecte d'idées astrophysiques à part entière, et d'innombrables autres.

La première loi de Newton est parfois appelée loi d'inertie car elle décrit cette tendance d'un objet comme dépendante de la présence ou de l'absence d'une force externe. Sans force nette sur un objet, son mouvement ne changera pas. En tant que telle, cette loi ne contribue pas aux équations de mouvements également développées par Newton, aidant peut-être à expliquer pourquoi certains étudiants ne la connaissent pas.

​La deuxième loi de Newtonpropose que les forces agissent pour accélérer les masses, ou mathématiquement,

Cette loi relie la force nette dans un système, y compris la direction, à la masse et au mouvement de ses particules. Pour calculer la force nette, vous prenez simplement la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur l'objet. Enfin, la troisième loi de Newton affirme que pour toute force, il existe une force égale et opposée dans nature - la "réaction égale et opposée" s'applique aussi parfois en plaisantant mais de manière révélatrice dans Langue.

Le projet de base de toute la physique est de comprendre le mouvement des objets, y compris de nombreux objets que l'œil humain ne peut pas voir et des particules dont l'existence peut n'être qu'une idée ludique. Les applications réelles de la loi de l'inertie comprennent la conception de dispositifs de sécurité pour les véhicules, y compris, mais sans s'y limiter, les sièges ceintures, qui peuvent fournir une force externe pour arrêter le mouvement d'un corps en cas de changement soudain dans la physique de l'immédiat environnement.

L'inertie d'un objet a également des utilisations intéressantes dans les voyages spatiaux. Par exemple, une fois qu'un appareil échappe à la gravité terrestre, il continuera sur sa trajectoire donnée jusqu'à ce qu'il rencontre un autre champ ou objet gravitationnel. Les sondes spatiales peuvent être envoyées sur de grandes distances sans aucun carburant supplémentaire requis autre que celui nécessaire pour « échapper » à la Terre, effectuer des changements mineurs de navigation ou atterrir sur un autre objet.

Comme nous l'avons vu plus haut, les objets mis en mouvement sur Terre ne semblent pas immédiatement être « intentionnés » de continuer à une vitesse constante en raison de la force de friction externe. Parce que le frottement est pratiquement partout (même l'air en impose beaucoup à des vitesses plus élevées) et ralentit constamment objets vers le bas à moins que des forces supplémentaires ne soient continuellement ajoutées pour le combattre, l'étendue même de la loi d'inertie n'est pas intuitif.

Parfois appelée inertie de rotation, lamoment d'inertieest l'analogue angulaire de l'inertie. C'est une propriété d'un corps qui dépend de sa masse, de son rayon et de son axe de rotation. Inertiejeest au mouvement de rotation ce que la masse est au mouvement linéaire, mais bien que l'inertie et la masse soient des analogues, l'inertie a des unités de masse multipliées par le carré de la distance (par exemple, le kg⋅m²).

Cette quantité décrit à quel point il est difficile ou facile de modifier la rotation d'un objet, y compris le faire démarrer ou l'arrêter lorsqu'il est déjà en rotation.

De plus, alors que l'énergie cinétique linéaire est exprimée par

l'énergie cinétique de rotation est donnée par

où représentevitesse angulaireen radians par seconde.

Il est important de reconnaître que le concept d'inertie n'aurait aucun sens sans recours à des référentiels, oucadres inertiels. Un référentiel inertiel est un référentiel qui peut être traité comme stationnaire afin que d'autres objets du référentiel puissent se voir attribuer des valeurs significatives pourv​, ​une​, ​retc. C'est donc un cadre dans lequel s'appliquent les lois de Newton. Un système de coordonnées de grille est généralement superposé à une partie de ce cadre, qui est souvent la Terre elle-même.

Alors que la Terre, à toutes fins pratiques, est « fixe » par rapport à la plupart des activités humaines quotidiennes, des expériences minutieuses peuvent montrer que les données physiques recueillies dans un laboratoire dans un l'emplacement diffère légèrement au fil du temps grâce à la rotation de la Terre avec sa révolution autour du soleil, le mouvement de translation à travers la Voie lactée elle-même et ainsi au.

L'expérience personnelle semble également présenter des violations de la loi d'inertie. Dans presque tous les cas, ce malentendu provient du traitement inconsciemment d'un référentiel comme inertiel alors qu'il ne l'est pas. Par exemple, si vous êtes sur un manège en mouvement, en particulier un avec une vitesse angulaire élevée, vous avez l'impression d'être accéléré sur le côté à tout moment, plutôt que d'avoir l'impression que votre corps « veut » continuer à se déplacer en ligne droite tangente au bord de la manège.