Dans cet article vous trouverez l'explication de la notion d'inertie en physique et de ses caractéristiques. Vous y trouverez les différents types d'inertie qui existent ainsi que plusieurs exemples. Enfin, nous vous montrons également plusieurs concepts connexes pour mieux comprendre leur signification.
Qu’est-ce que l’inertie en physique ?
En physique, l'inertie est la propriété des corps de rester dans leur état de mouvement ou de repos. Autrement dit, l’inertie est la résistance que les corps opposent lorsqu’ils tentent de changer leur état de mouvement, qu’il s’agisse de vitesse ou de direction.
Ainsi, plus un corps ou un système est inerte, plus il est difficile de modifier son état de mouvement ou de repos. Ce qui signifie qu’une force plus importante doit être appliquée pour changer ledit état de mouvement.
Par exemple, un corps qui se déplace avec un mouvement rectiligne uniforme (vitesse constante) aura plus de difficulté à modifier sa vitesse, plus le corps a d'inertie. Au contraire, il sera relativement facile de modifier sa vitesse en exerçant une force extérieure s'il a peu d'inertie.
Types d'inertie
En physique, l’inertie peut être classée en différents types :
- Inertie thermique : c'est la difficulté d'un corps ou d'un système à modifier sa température, ce type d'inertie dépend de la capacité thermique du corps ou du système. Il sera donc difficile de chauffer ou de refroidir un corps présentant une forte inertie thermique.
- Inertie mécanique : consiste en la difficulté d'un corps ou d'un système à modifier son état de mouvement ou de repos, elle varie en fonction de la masse du corps ou du système et de la manière dont elle est distribuée. L'inertie mécanique peut être divisée en quatre sous-types :
- Inertie statique : c'est l'inertie des corps qui sont au repos.
- Inertie dynamique : c'est l'inertie présentée par les corps en mouvement.
- Inertie translationnelle : c'est l'inertie qui apparaît dans les corps en mouvement.
- Inertie rotationnelle : c'est l'inertie que possèdent les corps qui tournent, c'est-à-dire qui tournent sur eux-mêmes.
Exemples d'inertie
Après avoir vu la définition de l'inertie en physique, nous allons voir plusieurs exemples pour mieux comprendre le concept.
- Par exemple, la force que l’on doit appliquer à un corps pour le déplacer dépend de son inertie. Plus son poids est important, plus il aura d’inertie et donc plus il sera difficile de le déplacer. En revanche, il est facile de déplacer un objet léger.
- Un autre exemple des effets de l’inertie est le freinage d’une voiture. Si la voiture roule à grande vitesse, son inertie sera plus grande et, par conséquent, il faudra exercer une plus grande force pour la freiner.
- Enfin, lorsque l'on essaie de pousser un enfant sur une balançoire, il est plus difficile de le faire si l'enfant pèse beaucoup car il a plus d'inertie. Ce cas serait un exemple d’inertie rotationnelle puisque la balançoire tourne autour de l’axe de la balançoire.
Principe d'inertie
Le principe d'inertie , également appelé première loi de Newton, énonce ce qui suit :
Un corps reste au repos ou à vitesse constante si aucune force extérieure n’agit sur lui. Une force doit donc être exercée sur un corps pour changer son état de mouvement ou de repos.
Un exemple clair du principe d’inertie est tout objet qui repose sur le sol, puisque l’objet ne bougera pas tant qu’une force n’agira pas sur lui.
Comme son nom l’indique, cette loi a été formulée pour la première fois par le physicien Isaac Newton, qui a posé les bases de la mécanique classique.
forces d'inertie
Les forces d'inertie sont des forces fictives qui apparaissent lorsqu'en physique nous étudions un objet sur un système de référence non inertiel, c'est-à-dire sur un système de référence qui change l'ampleur ou la direction de sa vitesse.
En d’autres termes, il s’agit d’un type de forces qui sont « inventées » pour que les lois de la physique soient respectées, en particulier l’équation à laquelle doit répondre tout type de système :
Logiquement, les forces d'inertie ne devraient être prises en compte que dans des référentiels non inertiels, comme une plateforme tournante. Si, par exemple, on utilise le sol comme système de référence (système de référence typique), il n'est pas nécessaire d'inclure ce type de forces.
Moment d'inertie
Le moment d'inertie est une manière de mesurer l'inertie de rotation d'un corps ou d'un système. Ainsi, le moment d'inertie indique la répartition des masses d'un corps ou d'un système par rapport à un axe de rotation.
Par conséquent, le moment d’inertie dépend de la géométrie du corps ou du système et de la position de l’axe de rotation.
La formule pour calculer le moment d’inertie d’un système est la suivante :
Où m i est la masse de chaque particule du système et r i est la distance minimale entre chaque particule et l'axe de spin.
Les unités du moment d'inertie sont kg·m 2 .