Vous pouvez considérer l'inertie comme une force mystérieuse vous empêchant de faire quelque chose que vous devez faire, comme vos devoirs, mais ce n'est pas ce que les physiciens entendent par ce mot. En physique, l'inertie est la tendance d'un objet à rester au repos ou dans un état de mouvement uniforme. Cette tendance dépend de la masse, mais ce n'est pas exactement la même chose. Vous pouvez mesurer l'inertie d'un objet en appliquant une force pour modifier son mouvement. L'inertie est la tendance de l'objet à résister à la force appliquée.
Le concept d'inertie vient de la première loi de Newton
Parce qu'elles semblent tellement de bon sens aujourd'hui, il est difficile d'apprécier à quel point les trois lois du mouvement de Newton étaient révolutionnaires pour la communauté scientifique de l'époque. Avant Newton et Galileo, les scientifiques avaient une croyance vieille de 2 000 ans selon laquelle les objets avaient une tendance naturelle à s'immobiliser s'ils étaient laissés seuls. Galilée a répondu à cette croyance avec une expérience impliquant des plans inclinés qui se faisaient face. Il a conclu qu'une balle montant et descendant ces avions continuerait à monter à la même hauteur pour toujours si la friction n'était pas un facteur. Newton a utilisé ce résultat pour formuler sa première loi, qui stipule :
Chaque objet continue dans son état de repos ou de mouvement en ligne droite à moins qu'il n'agisse sur une force extérieure.
Les physiciens considèrent cet énoncé comme la définition formelle de l'inertie.
L'inertie varie avec la masse
Selon la deuxième loi de Newton, la force (F) requise pour changer l'état de mouvement d'un objet est le produit de la masse de l'objet (m) et de l'accélération produite par la force (a) :
F = ma
Pour comprendre comment la masse est liée à l'inertie, considérons une force constante Fc agissant sur deux corps différents. Le premier corps a une masse m1 et le deuxième corps a une masse m2.
En agissant sur m1, Fc produit une accélération a1:
(Fc = m1une1)
En agissant sur m2, il produit une accélération a2:
(Fc = m2une2)
Depuis Fc est constant et ne change pas, ce qui suit est vrai :
m1une1 = m2une2
et
m1/m2 = un2/une1
Si m1 est plus grand que m2, alors vous connaissez un2 sera plus grand qu'un1 rendre les deux égaux Fc, et vice versa.
En d'autres termes, la masse de l'objet est une mesure de sa tendance à résister à la force et à continuer dans le même état de mouvement. Bien que masse et inertie ne signifient pas exactement la même chose, l'inertie est généralement mesurée en unités de masse. Dans le système SI, ses unités sont les grammes et les kilogrammes, et dans le système britannique, les unités sont les limaces. Les scientifiques ne discutent généralement pas de l'inertie dans les problèmes de mouvement. Ils discutent généralement de masse.
Moment d'inertie
Un corps en rotation a également tendance à résister aux forces, mais parce qu'il est composé d'un ensemble de particules qui sont à différentes distances du centre de rotation, les scientifiques parlent de son moment d'inertie plutôt que de son inertie. L'inertie d'un corps en mouvement linéaire peut être assimilée à sa masse, mais le calcul du moment d'inertie d'un corps en rotation est plus compliqué car il dépend de la forme du corps. L'expression généralisée du moment d'inertie (I) ou d'un corps en rotation de masse m et de rayon r est
je = kmr2
où k est une constante qui dépend de la forme du corps. Les unités de moment d'inertie sont (masse) • (distance axe-à-rotation-masse)2.