Les interactions fondamentales, des ques e t s ions s o uver e t r es e, s, et quelques co c mp m lém é e m n e ts s de e Maths

Transcription

1 Les interactions fondamentales, des questions ouvertes, et quelques compléments de Maths

2 Dans le manuel Essentiel page Exercice 21 page 147 Faire les trois activités documentaires pages et 139.

3 Les particules élémentaires 1)Toute matière est constituée à partir de trois particules élémentaires : n, p+, e-. 2)Charge élémentaire. Charge (p+)=-charge (e-)=1, C (coulomb) 3)Taille du noyau (ordre de grandeur) 4)Taille d'un atome (ordre de grandeur)

4 Une question ouverte, pour explorer la matière. La masse molaire du cuivre est 63,54 g/mol. La densité du cuivre est 9, Masse volumique m g ρ = = 9 3 v cm On considère que les atomes sont des cubes, ou bien on oublie de réfléchir à ça. Question unique, quel volume est occupé par un atome seul? Autre question quel est l arête du cube où il n y a qu un atome.

5 Autre question, dans le gaz parfait GP. Le volume d une mole de gaz est 25L(/mol). Quel volume est occupé par un(e) seul(e) molécule (atome ) de gaz? Calculer l arête du cube dans lequel il n y a qu une molécule. Comparer avec l état solide.

6 Une question simple pour découvrir le nombre d Avogadro Combien y a-t-il de nucléons dans un gramme? Combien y a-t-il de nucléons dans un gramme? (Un nucléon pèse 1, kg).

7 Une petite dernière, pour la route. Plutôt corsée. Dans une solution de sel de cuisine (chlorure de sodium) les ions sont Na + et Cl -. On considère une solution de concentration C=10-1 mol/l. Question mortelle : combien y a-t-il de molécules d eau entre deux ions? (en moyenne).

8 Le vecteur en physique Deux modes de description : Direction sens norme : efficace mais qualitatif. Vecteur unitaire(s) et coordonnée(s) : quantitatif v F r = 3. i

9 Le vecteur en physique Deux modes de description Direction sens norme : efficace mais qualitatif. Vecteur unitaire(s) et coordonnée(s) : quantitatif J Vecteur unitaire i r r F = 2,5 i + ( 2) j F 2,5 2

10 A quelle échelle l'interaction gravitationnelle estelle dominante? L'interaction gravitationnelle C'est un rappel. Schéma r M. m r F = G T A i C'est un vecteur : T Direction, sens, norme A TA² Terre A r uuur AT T i = uuur AT

11 Un exemple de calcul de force gravitationnelle. Données M soleil =2,0.10 kg ; M Terre =5,8.10 kg ; constante de gravitation universelle G=6, kg -1 m 3 s -2, Rayon moyen de l orbite terrestre= 150 millions de km. Représenter la situation par un schéma, faire apparaître la force. Calculer la norme de la force, en N.

12 Les forces gravitationnelle et électrique : schéma Force de B sur A A AB Force de A sur B

13 L'interaction entre les charges électriques Une structure analogue à l'interaction gravitationnelle (à première vue). L interaction peut être répulsive. (++), (--). Responsable des liaisons entre atomes Au sein de la molécule, liaisons intra moléculaires Entre molécules interactions inter moléculaires Donc l interaction électrique est responsable de la cohésion de la matière.

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15 L'interaction entre les charges électriques Une interaction peu apparente à l'échelle humaine. pourquoi? Domaines où l'interaction électrique est dominante : Les mondes microscopique (biologie) et sub microscopique (atomique). Application industrielles réduites : on ne peut agir Application industrielles réduites : on ne peut agir que sur des petits objets : poussières, particules d encre ou brouillard de peinture.

16 Calcul de la norme de la force électrique On calcule l attraction proton électron pour l atome H unité de force le newton. Charges -q e- =q p+ =1, C Constante k= SI Rayon de l atome AB=r= m. Calculer la norme de F en N. r q. q F = k a A/ B AB² B r i AP+ Force de e- sur p+ AB Force de p+ sur e-

17 Effet macroscopique raison sub microscopique Les expériences «d'électricité statique» Peu courantes, difficiles à reproduire, peu utilisées; pourquoi? Pourquoi l'appeler statique? : On distingue des matériaux où les charges peuvent se déplacer (sous l effet d un champ) Conducteur D autres où les charges sont fixes :les isolants

18 Importance de l'intéraction électrique Au niveau moléculaire : diagramme de LEWIS et géométrie de la molécule d'eau Au niveau microscopique, biologique : transfert d'ions à travers une membrane

19 Comment expliquer la cohésion du noyau d'un atome, alors???

20 L'interaction forte (nucléaire) Caractéristiques : forte mais de courte portée. En concurrence avec l'intéraction électrique dans le noyau. Cohésion des noyaux, réactions nucléaires Lecture chapitre correspondant du livre de physique Essentiel page Revisions compréhension page Exercices 13, 14 page Mise à l'échelle en option