Ch8: Interactions fondamentales et notion

Ch8: Interactions fondamentales et notion

de champ

1. Force et champ de gravitation

Les propriétés de la matière impose un modèle de

masse m (exprimée en kilogramme (kg))

attribué aux corps matériels.

En effet les corps matériels exercent entre eux des forces d’interaction attractives.

Cette force de gravitation (N) entre 2 particules A et B distante d (m) et de masses 𝒎_𝑨 et 𝒎_𝑩 (kg) est de la

forme:

𝑭

_𝑨/𝑩

= −𝑭

_𝑩/𝑨

= 𝑮 × 𝒎

_𝑨

× 𝒎

_𝑩

𝒅

^𝟐

× 𝒖

_𝑩𝑨

𝐆 = 𝟔, 𝟔𝟕 × 𝟏𝟎^−𝟏𝟏𝑵. 𝒎^𝟐. 𝒌𝒈^−𝟐

G:constante de gravitation universelle

Cette force de gravitation peut aussi s’exprimer:

𝑭 _𝑨/𝑩 = 𝒎 _𝑩 × G

G

étant le vecteur

champ de gravitation

généré par la masses 𝒎_𝑨

Soit:

G = 𝑮 × 𝒎 _𝑨

𝒅 ^𝟐 × 𝒖 _𝑩𝑨

Dans le cas de la Terre ce champ de gravitation est appelé le

champ de pesanteur 𝒈

:

La

force de gravitation

qu’exerce la

Terre

, à sa

surface

, sur une masse m est appelée le

poids

(

presque

) et s’exprime donc ainsi:

𝑷 = 𝒎 × ^𝒈

𝒈

est localement considéré comme uniforme de direction verticale et de valeur moyenne de 9,8 𝑁. 𝑘𝑔⁻¹

RQ: À une altitude h le champ de pesanteur à pour valeur

g = 𝑮 ×

^{𝑴𝑻𝒆𝒓𝒓𝒆}

𝑹_{𝑻𝒆𝒓𝒓𝒆}+𝒉 ^𝟐

On défini les lignes de champ gravitationnel les tangentes aux

vecteur champ de gravitation

2. Force et champ électrostatique

Les propriétés de la matière impose un modèle de

charge (exprimée en coulomb (C))

attribué à certaines particules.

En effet, elles exercent entre elles des forces d’interaction attractives (quand leurs signes sont différents) ou

répulsives (quand elles sont de même signes).

La plus petite charge dans la nature étant de 𝐞 = 𝟏, 𝟔 × 𝟏𝟎^−𝟏𝟗𝑪

Ces charges peuvent être positives ou négatives.

Exemples: le

proton

a une charge de

+e

et l’

électron

une charge de

-e

.

La force électrostatique (N) entre 2 particules A et B distantes de d (m) et de charge 𝒒_𝑨 et 𝒒_𝑩 (C) est de la forme:

𝑭

_𝑨/𝑩

= −𝑭

_𝑩/𝑨

= 𝐤 × 𝒒

_𝑨

× 𝒒

_𝑩

𝒅

^𝟐

× 𝒖

_𝑨𝑩

𝐤 = 𝟗, 𝟎 × 𝟏𝟎^𝟗𝑵. 𝒎^𝟐. 𝑪^−𝟐

Parallèlement à la gravitation on peut définir un

champ électrique 𝑬

généré par une particule de charge q à une distance d:

𝑬 = 𝑘 𝑞

𝒅 ^𝟐 𝒖

Les lignes de champ électrique dépendent du signe de la charge q:

TP Ligne de champ dans un condensateur plan

Exercices p 189

Ex 1,2,3,4,5,6,7,8,11,12