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TP –––– Ch Ch Ch 01 Ch 01 01 01
Nom, prénom : Classe :Particules élémentaires et interactions Particules élémentaires et interactions Particules élémentaires et interactions Particules élémentaires et interactions
I I I
I –––– Particules élémentaires.Particules élémentaires.Particules élémentaires.Particules élémentaires.
1. Quelques rappels de seconde : http://membres.lycos.fr/stefg1971/atome/atome.htm
• De quoi la matière est-elle constituée ? Que signifie ce mot ?
• Compléter le tableau ci-dessous, en nommant les différentes particules constituant l’atome.
(cases blanches uniquement)
• Compléter également le tableau ci-dessous :
Particule symbole Charge (en Coulomb) Masse (en kg)
• Le noyau d’un élément X s’écrit :
ܺ
Z est le ………..…… : c’est le nombre de ………..
A est le ……….. : c’est le nombre de ………
• Calculer le rapport entre la masse du proton et celle de l’électron.
Atome
2 2. Répondre aux questions posées, vérifier vos réponses, et compléter :
Question : Compare la charge électrique d'un électron et celle d'un proton, leurs charges respectives sont :
………
Question : La masse du proton est plus grande que celle de l'électron, combien de fois est-elle plus grande environ ? : ………
Question : D'après la question précédente, la masse de l'atome est essentiellement concentrée dans :
……….
Question : Dans un atome il y a : ………
Question : Combien de fois le noyau est-il plus petit que l'atome entier ? : ………
Question : En conservant les mêmes proportions, si on assimile le noyau d'un atome à une balle de ping- pong de rayon R=1cm, à quelle distance de la balle l'électron va-t-il se trouver ? (on veut juste l'ordre de grandeur) : ………..
Question : Exprimez l'ordre de grandeur du rayon d'un atome 10-10 m en nanomètre : ……
Question : L'atome de zinc 65
30 Zn contient :
Question : L'atome de cuivre 63
29 Cu contient :
IIIIIIII---- Interactions Interactions Interactions Interactions fondamentalefondamentalefondamentales. fondamentales. s. s.
http://www.ostralo.net/interactionsfondamentales/index.htm Compléter le tableau ci-dessous :
Nature de l’interaction Définition Domaine de prédominance Formul e
Attractiv e ou répulsive
Interaction
………
Elle s’applique à toute particule possédant une
charge électrique non-
nulle
Elle est prédominante à l’échelle de
………..
Interaction
………
C’est l’interaction qui existe entre
deux corps massifs, partout
dans l’Univers
Elle est prédominante à l’échelle de
………
.
Interaction
………
Elle ne s’exerce qu’à l’intérieur des
noyaux
Elle est prédominante à l’échelle du
………..
Remarque : on n’étudie pas ici la dernière forme d’interaction : l’interaction faible, à l’origine de la radioactivité de certains noyaux.
Question : L'atome de sodium 23
11 Na contient :
3
• Compléter les cases grises du premier tableau (page 1)
• Les interactions gravitationnelle et électromagnétique ne permettaient pas d’expliquer la stabilité des noyaux. Pourquoi ?
III III III
III –––– Etude de l’interaction électromagnétique.Etude de l’interaction électromagnétique.Etude de l’interaction électromagnétique. Etude de l’interaction électromagnétique.
Vers 600 avant J.-C., un philosophe grec (on pense à Thalès de Milet) observait qu'une résine fossile, que nous nommons " ambre " et que les Grecs appelaient " êlektron ", avait la propriété d'attirer les plumes, les fils, les cheveux ou autres corps légers, quand on la frottait avec un morceau de fourrure.
William Gilbert, médecin et physicien anglais (1544-1603), découvrit que le verre pouvait acquérir la même propriété électrique quand on le frottait avec de la laine, et suggéra le premier que cette force d'attraction soit nommée Électricité (à partir du mot êlektron).
En 1733, un chimiste français, Charles Cisternay du Fay, découvrit que si deux barreaux d'ambre, ou deux barreaux de verre, étaient électrisés par frottement, ils se repoussaient l'un l'autre. Cependant, un barreau de verre attirait un barreau d'ambre. Si on mettait en contact les plages électrisées, les deux barreaux perdaient tous deux leur électricité. Charles du Fay introduisit l'idée de deux variétés d'électricité, l'une vitreuse, l'autre résineuse.
1. Expérience 1.
1. Frotter un ballon de baudruche bien gonflé avec un chiffon de laine, et le suspendre. Approcher un autre ballon de baudruche préalablement frotté avec le même chiffon. Qu’observe-t-on ?
Approcher le chiffon précédemment utilisé du ballon suspendu. Qu’observe-t-on ?
2. Comparer ces expériences aux expériences historiques citées ci-dessus :
Lorsqu’on frotte le ballon de baudruche avec un chiffon, on ………
Deux ballons ...…. sont chargés de la même ……….. : ils se
………
Le ballon frotté est ………. par le chiffon avec lequel on l’a frotté : le chiffon est
……….., et son ……… est ………. de celle du ballon.
3. On ne parle plus d’électricité vitreuse ou résineuse, mais d’électricité positive ou négative.
Sachant que le ballon de baudruche se charge négativement, préciser la charge prise par le chiffon de laine.
4. En utilisant vos connaissances sur l’atome, expliquer ce qui se passe lorsque l’on frotte le ballon avec le chiffon de laine.
5. Electriser d’autres substances (bâton ébonite + coton coton ….) et les tester. Classer ces différentes substances.
2. Expérience 2.
a) Approcher le ballon électrisé de la spirale de cuivre. Qu’observe
b) Interpréter ce
• Initialement, l’électroscope est ………..
……… et ……….., en nombre égal.
• Quand on approche le ballon chargé ………., les charges
……….
……….. sont
toutes les deux d’une électricité ………., elles se ………
c) Que se passe-t-il lorsqu’on éloigne le ballon chargé
3. Electrisation par influence.
a) Approcher le ballon électrisé de la spirale de cuivre, retirer le doigt, avant d’éloigner le ballon. Qu’observe
b) Compléter les schémas ci-dessous et
Electriser d’autres substances (bâton ébonite + coton ; règle en PVC + laine coton ….) et les tester. Classer ces différentes substances.
Approcher le ballon électrisé de la spirale de cuivre. Qu’observe
Interpréter ce phénomène, en vous aidant des schémas ci
Initialement, l’électroscope est ……….. : il contient des charges
……… et ……….., en nombre égal.
Quand on approche le ballon chargé ………., les charges
………. sont ……….
……….. sont ………. : les palettes se chargent donc toutes les deux d’une électricité ………., elles se ………
il lorsqu’on éloigne le ballon chargé ? Expliquer comme précédemment.
é de la spirale de cuivre, et toucher l’extrémité libre avec le doigt.
éloigner le ballon. Qu’observe-t-on ?
us et expliquer le phénomène observé
4
; règle en PVC + laine ; bâton de verre +
Approcher le ballon électrisé de la spirale de cuivre. Qu’observe-t-on ?
en vous aidant des schémas ci-contre :
: il contient des charges
Quand on approche le ballon chargé ………., les charges alors que les charges : les palettes se chargent donc toutes les deux d’une électricité ………., elles se ………
? Expliquer comme précédemment.
toucher l’extrémité libre avec le doigt. Puis
