P2 INTERACTIONS FONDAMENTALES

Dans l’univers il existe 4 types d’interactions dont 2 se ressemblent beaucoup:L'interaction gravitationnelle et électrique

I L'interaction gravitationnelle:Loi de la gravitation entre 2 masses mA et mB:

• Il s’agit toujours d’une force d’attraction

N

m

G est une constante G = 6,67.10 -11 unité SI

2/ d

mmGF BA

mm BA

kg

II L'interaction électrique:

Loi de Coulomb entre deux charges électriques qA et

qB:

Si qAet qB ont même signe

►répulsionSi elles sont de signe contraire

► attraction

NC

m

K est une constante k = 9,0.10 9 unité SI

2/ d

qqkF BA

qq BA

• d=Distance séparant les deux masses

III Cas particulier de ‘linteraction gravitationnelle au voisinage de la surface terrestre:

Soit un corps de masse mA à la surface de la Terre de masse mB,

alors

Poids du corps A en N

Cette quantité est invariable à la surface de la Terre.On l’appelle intensité de pesanteur “g”

2/

T

ATmM

R

mMGF

AT

AAmM PgmFAT

/

Donc:

Intensité de la pesanteurg=9,81 N.kg-1

IV Application :2 protons d'un atome d'hélium sont distants de d = 10-15 m calculer la valeur des deux interactions et comparer les.

•L'interaction électrique (répulsive) vaut:

•L'interaction gravitationnelle (attractive) vaut:

215

19199

)10(

10.6,110.6,110.0,9

2/ r

qqkF PP

qq BA

2/ r

mmGF BA

mm BA

NFBA qq

2/ 10.3,2

215

272711

)10(

10.67,110.67,110.67,6

NFBA mm

34/ 10.9,1

Exercices 19 et 23 p30

1. qA=3*1,6.10-19C ce qui correspond à trois protons alors que qB

correspond à la charge de 4 électrons.2. Schéma

3. qA et qB s’attirent mutuellement

4. Selon la loi de coulomb:2/ d

qqkF BA

qq BA

)²05,0(

10.4,610.8,410.0,9

19199

/

BA qqF AB qqFN /2410.1,1

2. Schéma

dLune

Terre

Soleil

Satellitex

dLune

Terre

Soleilsatellitex

2a. Expression de la valeur des forces exercées sur la Lune

2/x

mMGF T

sT

et2/

)( xd

mMGF L

sL

b. Ces deux forces sont de sens opposé, donc pour quelles s’annulent,il faut que sLsT FF //

22 )(

xd

mMG

x

mMGdonc LT

22)( ' xMxdMoùd LT

xMxdM LT )( xMMdM TLT )(

kmdMM

Mx

TL

T 5

2422

24

10.42,338000010.610.34,7

10.6

dT/S

kmdMM

Mx

TL

T 5

2422

24

10.42,338000010.610.34,7

10.6

3 a. Dans la position précédente2

// )( ST

SsSoleil dx

mMGF

NF sSoleil 94,2)10.50,110.42,3(

50010.99,110.67,6

2118

3011

/

b. Si on calcul FT/s et FL/s on trouve: FT/s = FL/s = 1,7 N

Donc FSoleil/s n’est négligeable ni devant FT/s et FL/s ni devant leur

somme car FT/s et FL/s s’anullent.

c. Si on représente ces 3 forces, alors on doit avoir

FL/s FT/s

FSoleil/s

Satellite●

Il faut donc déplacer le satellite vers la Lune (à gauche) pour que les forces se compensent à nouveau.

FL/s FT/s

FSoleil/s

Satellite●

5 cm

+ + +

qA - -- -

qB

En choisissant comme échelle 1cm pour 0,5.10-24 N on a

AB qqF / BA qqF /