Voir la source de Inertie

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En [[physique]], l''''inertie''' d'un [[corps (entité)|corps]], dans un [[référentiel galiléen]] (dit ''inertiel''), est sa tendance à conserver sa [[vitesse]] : en l'absence d'influence extérieure, tout [[corps ponctuel]] perdure dans un mouvement rectiligne uniforme. L'inertie est aussi appelée '''principe d'inertie''', ou '''loi d'inertie''', et, depuis [[Isaac Newton|Newton]], '''[[lois du mouvement de Newton|première loi de Newton]]'''.

La loi d'inertie exprime le fait que si la vitesse <math>\vec{v}</math> du corps ponctuel par rapport au repère galiléen est constante, « la somme des [[force (physique)|forces]] <math>\vec{F}</math> s'exerçant sur le corps est nulle ».

:<center><math>\vec{v} = \vec{cte} \Leftrightarrow \sum\vec{F}=\vec{0}</math></center>

La notion d'inertie est encore considérée comme la norme en [[physique classique]]. La formulation de l'inertie est faite par la ''deuxième loi de Newton'', ou [[principe fondamental de la dynamique]] : l'inertie étant fonction de la [[masse inerte]] du corps, plus celle-ci est grande, plus la [[force (physique)|force]] requise pour modifier son mouvement sera importante<ref>{{harvsp|Benson|2009|p=128}}</ref>.

Si le corps est observé à partir d'un [[référentiel non inertiel]], une [[force d'inertie]] a tendance à faire passer le corps de l'immobilité au mouvement et à éloigner le mouvement d'un trajet rectiligne uniforme. C'est une ''force apparente'', ou ''pseudo-force'', qui résulte directement de l'inertie du corps dans un référentiel inertiel par rapport auquel le référentiel non inertiel a un mouvement non linéaire ; elle se déduit des [[loi de Newton|lois de Newton]].

Le [[moment d'inertie]] est l'équivalent [[Mouvement de rotation|rotationnel]] de la masse inertielle, son existence et ses propriétés de [[physique classique]] se déduisent de l'application des [[loi de Newton|lois de Newton]]. Le moment d'inertie permet d'expliquer la stabilité du [[Bicyclette|vélo]] et de la [[Toupie (jouet)|toupie]].

== Historique ==
Avant [[Galilée (savant)|Galilée]], la théorie du mouvement est dans la [[philosophie occidentale]] dictée par la [[physique aristotélicienne]] qui ne connaît pas l'inertie, et n'est pas compatible avec celle-ci. Entre autres, l'état naturel d'un corps est l'immobilité en son « lieu naturel », et son « mouvement naturel » est d'y retourner (corps lourds ou « graves » vers le bas tels la terre et l'eau, corps légers vers le haut pour l'air et le feu) par une propriété interne de finalité ; tout autre mouvement est « violent » et nécessite un « moteur » continuellement appliqué pour être entretenu<ref name="AKGRP">[[Alexandre Koyré]], ''Galilée et la révolution physique du {{s|XVII|e}}'', conférence de 1955, dans Alexandre Koyré, ''Étude d'histoire de la pensée scientifique'', [[éditions Gallimard]], 1966 ({{1re|édition}}) {{ISBN|2-07-070335-5}}.</ref>.

Cette conception aristotélicienne est présente également chez les théoriciens de l'''[[impetus]]'', inventé pour pallier les manquements des explications d'Aristote au sujet du comportement de projectiles divers<ref name="AKGRP"/>: [[Jean Buridan]] reprend les idées anciennes de [[Jean Philopon]], commentateur d'Aristote au {{s-|VI}}, et explique le mouvement, non plus par le contact entre un moteur et un mobile, mais par la possibilité pour le mouvement de conserver en lui un certain élan que le moteur assure au corps mû, et qu'il qualifie d'[[impetus]]. C'est la diminution de la force de l'impetus qui expliquerait la chute des corps. Cette théorie du mouvement est encore présente dans la première forme de pensée de Galilée (notamment dans son ''De motu''); elle constitue un premier pas vers l'instauration du principe d'inertie. Mais Buridan va plus loin et précise cette thèse en expliquant que le corps dense, parce qu'il contient plus de matière relativement a son faible volume, peut expliquer pourquoi tel corps peut être lancé plus loin qu'un autre corps, premiers éléments de la théorie de la [[quantité de mouvement]] que défendra plus tard [[Descartes]]. Un disciple de Buridan, [[Albert de Saxe (philosophe)|Albert de Saxe]] appliqua la théorie de l'impetus aux orbes célestes et proposa une nouvelle théorie de la « gravité » qui distingue entre la gravité d'un corps et celle de la Terre, provoquant un long débat auquel prendront part encore [[Léonard de Vinci]], [[Girolamo Cardano]] et [[Bernard Palissy]]<ref name="Couloubaritsis">[[Lambros Couloubaritsis]], ''Histoire de la philosophie ancienne et médiévale'', Grasset, 1998.</ref>.

Le nom d'''inertie'' est donné par [[Johannes Kepler|Kepler]] à la tendance des corps à rester au repos, à s'opposer au mouvement, ce qui reste une conception aristotélicienne<ref name="AKGRP"/>{{,}}<ref name="dhps">{{Ouvrage|prénom1=Dominique|nom1=Lecourt|lien auteur1=Dominique Lecourt|prénom2=Thomas|nom2=Bourgeois|titre=Dictionnaire d'histoire et philosophie des sciences|éditeur=[[Presses universitaires de France|Presses universitaires de France - PUF]]|collection=Quadrige Dicos Poche|année=2006|numéro d'édition=4|pages totales=1195|passage=« Inertie (principe d') »|isbn=978-2-13-054499-9}}.</ref>.

Le principe d'inertie est décrit dans les deux œuvres de Galilée, respectivement, en 1632 et en 1638 : Le ''[[Dialogue sur les deux grands systèmes du monde|Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo]]'' et le ''[[Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla mecanica e i movimenti locali]].''

Galilée abandonne la conception qualitative aristotélicienne et médiévale du cosmos, et préfère une conception platonicienne : pour lui, le langage de la nature est « géométrique ». Étudiant les travaux de ses prédécesseurs, dont [[Archimède]], il abandonne l'impetus et décrit le ''mouvement inertiel''<ref>À son époque, à la suite d'Aristote, on considère que le mouvement circulaire est le seul naturellement perpétuel, suivant en cela l'observation des astres. Ne pouvant se départir de cette idée, Galilée conclut que le seul mouvement pouvant se perpétuer indéfiniment est le mouvement circulaire uniforme.</ref> (ainsi que la [[Relativité galiléenne|relativité du mouvement]]) sans jamais nommer ce phénomène. « [...] Galilée n’a pas formulé de ''principe d’inertie''. Sur la route qui, du Cosmos bien ordonné de la science médiévale et antique, mène à l’Univers infini de la science classique, il n’est pas allé jusqu’au bout »<ref name="KEG">[[Alexandre Koyré]], ''Études galiléennes'', Éditions Hermann, 1966, p. 276.</ref>.

Si la physique de Galilée est « implicitement » basée sur l'inertie<ref name="AKGRP"/>, il est reconnu que c'est [[René Descartes]] qui aurait formulé le mieux l'inertie, dans ses « ''Principes de la philosophie'', 2{{e}} partie, §37 »<ref name="dhps"/>, et qui « pour la première fois, en a entièrement compris la portée et le sens<ref name="AKGRP"/> ». Toutefois d’origine non précisée – mais il fut, selon toute vraisemblance, conçu sous l’influence de [[Isaac Beeckman]], le principe cartésien, bien que formellement plus correct, a davantage le statut d’une affirmation philosophique générale que d’une proposition scientifique, intrinsèquement liée aux conditions qu’exige une théorie géométrisée du mouvement. Face au principe galiléen qui nous introduit dans la science moderne, son vrai domaine d’application reste la [[cosmologie]] philosophique. Par son association avec le concept d’une matière en soi indifférente au repos et au mouvement, Galilée est le précurseur direct du principe classique d’inertie, ouvrant la voie à une première théorie mathématisée du mouvement dont les résultats passeront intégralement dans la synthèse newtonienne. Quand [[Isaac Newton|Newton]], dans le [[wikt:scholium|Scholium]] qui suit l’énoncé des définitions et des lois du mouvement, dans la première partie de ses ''[[Philosophiae naturalis principia mathematica|Principia Mathematica]]'', attribue à Galilée la découverte de la [[Lois du mouvement de Newton|première loi]] (le principe d’inertie), sans mentionner Descartes, il prend acte à sa manière de cette situation qu’en lecteur attentif des Principes il a dû parfaitement percevoir<ref>Clavelin Maurice, « Galilée et Descartes sur la conservation du mouvement acquis », Dix-septième siècle, 1/2009 (n° 242), p. 31-43. [http://www.cairn.info/revue-dix-septieme-siecle-2009-1-page-31.htm lire en ligne]</ref>.

C'est [[Jean-Baptiste Baliani]], disciple de Galilée qui généralise et énonce le principe d'inertie comme loi fondamentale du mouvement, formulé comme suit<ref name="Couloubaritsis"/>:
{{Citation bloc|Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite, à moins qu'il ne soit contraint, par des forces s'imprimant sur lui, à changer cet état.}}

[[Isaac Newton]] s'inspire des écrits de [[Galilée (savant)|Galilée]] et [[Descartes]] pour l'énoncé de la ''première loi'' de ses ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]'' publiés en 1686. Sa formulation de l'inertie, bien que volontairement distincte de celle de Kepler, reste attachée aux anciennes conceptions par l'utilisation d'une « force inhérente à la matière » pour expliquer le mouvement inertiel ; près d'un siècle supplémentaire sera nécessaire pour qu'une formulation soit exempte d'une telle « force inertielle », sous la plume de [[Léonard Euler]]<ref name="dhps"/>.
{{citation bloc|La force inhérente à 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]]<ref>{{harvsp|Newton|1686|p=47}}.</ref>}}

[[Christian Huygens]] définit les notions de [[force centrifuge]] ([[force d'inertie]] d'un objet en [[Mouvement de rotation|rotation]] dans des [[référentiel (physique)|référentiels]] [[référentiel non inertiel|non inertiels]]) et de [[moment d'inertie]].

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]].

=== Relativité restreinte ===
En [[relativité restreinte]], l'inertie d'un corps est donnée par{{sfn|Lévy-Leblond|1994|p=1726}} :
:<math>I=\frac{M}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}</math>,
où :
*<math>M</math> est la masse ;
*<math>v</math> est la vitesse ;
*<math>c</math> est la [[vitesse de la lumière]] dans le vide.

L'inertie tend vers l'infini lorsque la vitesse tend vers c :
:<math>\lim_{v \to c} I=\infty</math>.

== Inertie, masse, etc ==
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 [[physicien]]s tels que [[Ernst Mach]] (voir le [[principe de Mach]]), [[Albert Einstein]], [[Dennis Sciama|Dennis W. Sciama]] et [[Bernard Haisch]], mais ces efforts ont tous été critiqués par d'autres [[théoricien]]s.

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<ref>{{en}} [http://redshift.vif.com/JournalFiles/V13NO1PDF/V13N1MAS.pdf Masreliez C. J., ''On the origin of inertial force'', Apeiron (2006)].</ref>{{,}}<ref>{{en}} Masreliez, C.J., [http://www.iop.org/EJ/abstract/1402-4896/75/1/019/ ''Motion, Inertia and Special Relativity – a Novel Perspective,''] [[Physica Scripta]], (2007).</ref>, et ceux de [[Vesselin Petkov]] (2009)<ref>{{en}}"Relativity and the Nature of Spacetime", Chapter 9, de Vesselin Petkov, 2nd ed. (2009)</ref>.

== Conséquences ==

L'inertie est impliquée dans diverses situations de la vie courante:
* [[Tonneau (accident)]]

== Référentiels ==
{{Article détaillé|Référentiel inertiel|Référentiel non inertiel}}

L'inertie s'exprime différemment selon le type de [[Référentiel (physique)|référentiel]] de l'observateur.

* Dans un [[Référentiel galiléen|référentiel inertiel]], tout corps reste immobile ou évolue en [[mouvement rectiligne uniforme]] lorsqu'aucune [[force extérieure|force externe]] ne s'y applique ou que les forces qui s'y appliquent s'équilibrent. Pour une variation de vitesse donnée, la force nécessaire est proportionnelle à la masse du corps.
* 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 (mécanique)|mouvement]].

== Notes et références ==
{{Références|colonnes=2}}

== Voir aussi ==

=== Bibliographie ===
* {{Ouvrage|prénom1=Robert|nom1=Signore|titre=Histoire de l’inertie|sous-titre=D'Aristote à Einstein|éditeur=Édition Vuibert|année=2012|pages totales=128|isbn=}}
* {{Ouvrage|prénom1=Dominique|nom1=Lecourt|lien auteur1=Dominique Lecourt|prénom2=Thomas|nom2=Bourgeois|titre=Dictionnaire d'histoire et philosophie des sciences|éditeur=[[Presses universitaires de France|Presses universitaires de France - PUF]]|collection=Quadrige Dicos Poche|année=2006|numéro d'édition=4|pages totales=1195|passage=« Inertie (principe d') »|isbn=978-2-13-054499-9}}
* {{Ouvrage|prénom1=Harris|nom1=Benson|traducteur=Marc Séguin, Benoît Villeneuve, Bernard Marcheterre et Richard Gagnon|titre=Physique 1 Mécanique|éditeur=Édition du Renouveau Pédagogique|année=2009|numéro d'édition=4|pages totales=465|isbn=}}
* {{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Isaac|nom1=Newton|lien auteur1=Isaac Newton|traducteur=[[Marquise du Chastellet]]|titre=Principes mathématiques de la philosophie naturelle|tome=1|éditeur=Dessaint & Saillant et Lambert, Imprimeurs (édition numérique par ''[[Les classiques des sciences sociales]]''|année=1686|année première édition=1686|réimpression=1749, 2010|pages totales=437|présentation en ligne=http://classiques.uqac.ca/classiques/newton_isaac/principes_math_philo_naturelle/principes_philo_naturelle_t1.html|lire en ligne=http://classiques.uqac.ca/classiques/newton_isaac/principes_math_philo_naturelle/principes_tome_I/newton_t1L1_01.pdf}}
* [[Alexandre Koyré]], ''Galilée et la révolution physique du {{s|XVII|e}}'', conférence de 1955 ; dans Alexandre Koyré, ''étude d'histoire de la pensée scientifique'', [[éditions Gallimard]], 1966 ({{1re|édition}}), {{ISBN|2-07-070335-5}}.
* {{Article | langue=fr | prénom=Jean-Marc | nom=Lévy-Leblond | lien auteur=Jean-Marc Lévy-Leblond | titre=L'énergie après Einstein | sous-titre=pour comprendre {{citation|eu égale emme cé-deux}} | périodique=[[Bulletin de l'union des physiciens|Bull. Union phys.]] | volume=88 | numéro=769, {{1re|{{abréviation discrète|part.|partie(s)}}}} | mois={{date-|décembre|compact=oui}} | année=1994 | pages={{nobr|{{abréviation discrète|réf.|référence(s)}} 3719}}, {{p.|1721-1734}} | résumé=http://bupdoc.udppc.asso.fr/consultation/une_fiche_simple.php?ID_fiche=3719 | lire en ligne=http://bupdoc.udppc.asso.fr/consultation/article-bup.php?ID_fiche=3719 | format=pdf | libellé=Lévy-Leblond 1994}}.

=== Articles connexes ===
* [[Lois du mouvement de Newton]]
* [[Moment d'inertie]]
* [[Force d'inertie]]
* [[Volant d'inertie]]
* [[Référentiel inertiel]]
* Mécanique des matériaux : [[Moment quadratique]]

=== Liens externes ===
* {{Lien web | langue=fr | prénom1=Jean-Marc | nom1=Lévy-Leblond | lien auteur1=Jean-Marc Lévy-Leblond | prénom2=Bernard | nom2=Pire | titre=Masse, ''physique'' | url=https://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/ | id=EU | libellé=EU}}, dans l'[[Encyclopædia Universalis|''Encyclopædia Universalis'' (EU) [en ligne]]] {{commentaire biblio SRL|{{abréviation discrète|en part.|en particulier}} {{§|2}} ({{citation|Masse et inertie}}) et {{§|3}} ({{citation|Masset et énergie}})}}.
* {{Autorité}}
* {{Dictionnaires}}

{{Portail|physique|génie mécanique}}

[[Catégorie:Mécanique classique]]