Un moment d’inertie fait référence à la force nécessaire pour amener un objet en rotation à changer de vitesse. Tous les objets en rotation ont un axe ou un point autour duquel ils tournent. Certains objets nécessitent plus de force pour modifier la vitesse de cette rotation que d’autres. Ceux qui vont changer leur vitesse de rotation ont facilement un faible moment d’inertie, tandis que ceux qui sont difficiles à changer ont un moment d’inertie élevé.
Ce concept a été introduit pour la première fois par le mathématicien et physicien suisse Leonhard Euler en 1730. Il a publié sa théorie dans le livre intitulé Theoria Motus Corporum Solidorum Seu Rigidorum ou Théorie du mouvement des corps solides ou rigides. La formule utilisée pour le calculer est I = km r2, dans laquelle I est égal au moment d’inertie, k est égal à la constante d’inertie qui dépend de la forme de l’objet, m est égal à la masse et r est égal à la distance entre l’axe et la masse de rotation . Pour les corps de forme maladroite et sans constante apparente, une série d’expériences peut aider à déterminer le taux.
Un exemple courant est de penser à un patineur sur glace qui tourne. Lorsque la patineuse commence une vrille, elle étend ses bras et recule loin de son corps pour créer une vrille lente. Lorsqu’elle atteint la fin de la rotation, elle replie ses bras et resserre son cadre, la faisant tourner beaucoup plus rapidement. Elle a consolidé sa masse plus près de l’axe, réduit son moment d’inertie et réduit l’effort nécessaire pour tourner rapidement. Sans changement de force, elle est capable d’accélérer sa vitesse de rotation.
Il existe de nombreuses applications pratiques pour cette mesure. Les constructeurs automobiles l’étudient attentivement pour déterminer à quelle vitesse une voiture va devenir incontrôlable. L’objectif est de créer un moment fort pour que la voiture soit moins susceptible de perdre le contrôle en vrille.
De nombreux sports utilisent également le concept, avec le golf, le baseball et la plongée en tête de liste. Les plongeurs se demandent quels angles ils peuvent utiliser pour créer le moment le plus bas et la rotation la plus rapide afin de terminer le mouvement et d’entrer dans l’eau en toute transparence. Les joueurs de baseball et les golfeurs travaillent tous les deux pour créer un swing doux et efficace, pour frapper la balle avec les bons angles et la force nécessaire pour la faire voler loin sans utilisation excessive de ses muscles.