L'inertie et les lois du mouvement

L'inertie est le nom de la tendance d'un objet en mouvement à rester en mouvement, ou d'un objet au repos à rester au repos, sauf s'il est soumis à une force. Ce concept a été quantifié dans la première loi du mouvement de Newton.

Le mot inertie vient du mot latin iners, ce qui signifie ralenti ou paresseux et a d'abord été utilisé par Johannes Kepler.

Inertie et masse

L'inertie est une qualité de tous les objets en matière qui possèdent une masse. Ils continuent de faire ce qu'ils font jusqu'à ce qu'une force change de vitesse ou de direction. Une balle immobile sur une table ne commencera à rouler que si quelque chose pousse dessus, que ce soit votre main, une rafale d'air ou des vibrations de la surface de la table. Si vous jetiez une balle dans le vide sans frottement de l'espace, elle se déplacerait à la même vitesse et dans la même direction pour toujours, à moins qu'elle ne soit soumise à la gravité ou à une autre force telle qu'une collision..

Volker Möhrke / Getty Images

La masse est une mesure de l'inertie. Les objets de masse supérieure résistent mieux aux changements de mouvement que les objets de masse inférieure. Une balle plus massive, telle qu'une balle en plomb, prendra plus de temps pour la faire rouler. Une boule en polystyrène de même taille mais de faible masse peut être mise en mouvement par une bouffée d'air.

Théories du mouvement d'Aristote à Galilée

Dans la vie de tous les jours, nous voyons des boules roulantes s'arrêter. Mais ils le font parce qu'ils sont soumis à la force de gravité et aux effets du frottement et de la résistance à l'air. Parce que c'est ce que nous observons, pendant de nombreux siècles, la pensée occidentale a suivi la théorie d'Aristote, qui a dit que les objets en mouvement finiraient par s'arrêter et avaient besoin d'une force continue pour les maintenir en mouvement.

Au XVIIe siècle, Galileo a expérimenté le roulement de billes sur des plans inclinés. Il a découvert qu'à mesure que la friction diminuait, les balles roulaient sur un plan incliné atteignaient presque la même hauteur en remontant sur un plan opposé. Il a estimé que s'il n'y avait pas de friction, ils rouleraient sur une pente et continueraient à rouler sur une surface horizontale pour toujours. Ce n'était pas quelque chose d'inné dans le ballon qui l'a fait arrêter de rouler; c'était le contact avec la surface.

Première loi de Newton sur le mouvement et l'inertie

Isaac Newton a développé les principes montrés dans les observations de Galileo dans sa première loi du mouvement. Il faut une force pour empêcher le ballon de continuer à rouler une fois qu'il est mis en mouvement. Il faut une force pour changer sa vitesse et sa direction. Il n'a pas besoin d'une force pour continuer à se déplacer à la même vitesse dans la même direction. La première loi du mouvement est souvent appelée la loi de l'inertie. Cette loi s'applique à un référentiel inertiel. Le corollaire 5 des Principia de Newton dit:

Les mouvements des corps inclus dans un espace donné sont les mêmes entre eux, que cet espace soit au repos ou se déplace uniformément vers l'avant en ligne droite sans mouvement circulaire.

De cette façon, si vous laissez tomber une balle sur un train en mouvement qui n'accélère pas, vous verrez la balle tomber directement vers le bas, comme vous le feriez sur un train qui ne bougeait pas..