Impetus

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L'impetus est une doctrine élaborée au Moyen Âge par les savants arabes ou latins, destinée à améliorer la physique d'Aristote et à expliquer le mouvement des corps physiques.

Selon Aristote, il existe deux types de mouvements, le mouvement naturel ramenant les objets vers leurs lieux d'origine, et le mouvement violent, impulsé par un objet à un autre. Ainsi, la pierre tombe car elle revient naturellement à son lieu d'origine, la Terre, alors que le feu s'élève car son lieu d'origine est l'air. D'autre part, tout objet pour être déplacé doit être mû par une action, l'arrêt de l'action entraînant l'arrêt de l'objet. Se pose alors la question d'expliquer pourquoi une pierre lancée en l'air continue son mouvement avant de retomber. Aristote explique cela par le fait que la pierre qui se déplace laisse un vide derrière elle, vide qui se remplit d'air et qui contribue à pousser la pierre en avant.

Courbes balistiques de Tartaglia illustrant une édition de 1606

Cette dernière explication sera contestée au Moyen Âge et donnera lieu à une autre explication, celle de l'impetus. Selon cette théorie, l'action initiale effectuée sur la pierre lui communique un impetus, et c'est cet impetus qui entretient le mouvement. L'impetus perd peu à peu de sa force à cause de la pénétration de la pierre dans le milieu aérien, et une fois cet impetus épuisé, la pierre prend son mouvement naturel et tombe. Parmi les savants ayant propagé cette théorie de l'impetus, on peut citer Jean Philopon (commentateur byzantin du V^e siècle), Avicenne, Averroès, Al-Tusi, Jean Buridan, Oresme, Nicolas de Cues et elle est encore perceptible chez Niccolo Fontana Tartaglia.

La théorie de l'impetus donna lieu à des discussions passionnées, et d'un intérêt pratique incontestable au moment où se développe l'artillerie. Quelle est la forme précise de la trajectoire ? Jusque vers 1500, on imagine d'abord que la trajectoire initiale est rectiligne, animée par l'impetus, que la trajectoire finale est verticale, et que les deux trajectoires sont reliées par une courbe circulaire au moment où l'impetus est épuisé. Par ailleurs, on considère que le mouvement naturel fait acquérir à nouveau de l'impetus à la pierre. Dans un premier temps, on considère que l'impetus naturel combat l'impetus violent initial, avant de considérer que le second impetus se substitue peu à peu au premier. Cette dernière conception encore primitive de la mécanique, est néanmoins très importante, car elle conduit à une unification de la conception des mouvements, et à ne plus effectuer de distinction entre mouvement naturel et mouvement violent. Cela permettra d'ouvrir la voie à des conceptions modernes de la mécanique, avec Galilée, puis Newton.

La notion d'impetus disparaîtra au cours du XVII^e siècle pour donner place peu à peu à celle de quantité de mouvement, puis de force vive, ancien nom de l'énergie cinétique. Par bien des aspects, l'impetus ressemble à l'énergie cinétique, mais il serait erroné de les confondre. D'une part, l'énergie cinétique se place dans le cadre général du principe de conservation de l'énergie, alors que le principe de l'impetus reposait sur l'épuisement de celui-ci. D'autre part, l'impetus avait pour but d'expliquer l'état de conservation du mouvement, alors qu'en physique moderne, le fait qu'un corps soit en mouvement rectiligne uniforme par rapport à un référentiel galiléen représente un état du corps, au même titre qu'un corps peut être dans l'état d'immobilité. Alors qu'en physique moderne, il n'y a pas de différence entre ces deux états, le passage de l'un à l'autre se faisant par changement de référentiel galiléen, au Moyen Âge, on cherchait à expliquer pourquoi un corps se mouvait sans jamais s'être posé la question de savoir pourquoi un corps qui était immobile restait immobile.