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calculs d'intensité de forces

Posté par
caramel19
20-12-14 à 18:05

Bonjour, voici un exo que je n'arrive pas

L'intensité de la force gravitationnelle est F = G ( m1 m2) / d² et celle de la force électrique F = k ( valeur absolue Q1 valeur absolue de Q2) / d²

on sait que :
G = 6.6710^-11 N.m² kg^-2
m1 et m2 (masse en kg)
k = 9.0 10 ^9 N m² C^-2
Q1 et Q2 charge en Couloumb C
d distance entre les 2 charges en m


1) A l'aide des formules, donner les ressemblances entre les 2 interactions et justifier que l'intensité de la force gravitationnelle soit plus faible que la force électromagnétique

2) Donner 4 caractéristique des forces gravitationnelles et électrique (shéma)


Je ne sais pas quoi faire pour le 1
merci de votre aide

Posté par
prbebo
calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:19

Bonjour caramel19,

prends une feuille de papier et écris, l'une en-dessous de l'autre, l'expression de la force gravitationnelle existant entre deux masses m1 et m2 et celle de la force électrostatique existant entre deux charges q1 et q2. Normalement, il y a quelque chose qui devrait de frapper...

Pour comparer ces deux forces, il n'y a rien de meilleur que de faire le rapport de leurs intensités. Pour deux masses m1 et m2 séparées de la distance d, d'une part, et pour deux charges q1 et q2 séparées de la même distance, d'autre part, écris le rapport Felectrostatique / Fgravitationnelle, puis fais une application numérique, en prenant par exemple m1 = m2 = 1 kg et q1 = q2 = 10-6 Coulomb (c'est l'ordre de grandeur des charges électrostatiques). Et interprète le résultat obtenu.

Une autre manière de répondre à cette question, plus démonstrative peut-être : calcule la force électrostatique existant entre deux charges de 10-6 coulombs éloignées de d = 1 m, puis calcule quelles masses m1 et m2 avec m1 = m2 il faudrait placer à cette même distance d pour avoir une force gravitationnelle de même intensité.

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:26

Bonjour.

Pour ce qui est des ressemblances entre les deux interactions, c'est assez évident ; quelques pistes : à quoi les valeurs des forces sont elles proportionnelles ? à quoi sont elles inversement proportionnelles ?

Pour comparer l'intensité des forces gravitationnelles et électriques, comparez la constante de gravitation (cste de Cavendish) et la cste de Coulomb. Vous pouvez aussi faire une étude comparative des forces de gravitation et des forces électrostatiques qui s'exercent entre le proton et l'électron de l'atome d'hydrogène.
mproton = 1.67 10-27 kg
mélectron = 9.1 10-31 kg
qproton = +1.6 10-19 C
qélectron = -1.6 10-19 C

A plus

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:27

Salut PreBeBo !
1° croisement cette semaine !

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:30

les formules sont quasiment les mêmes
en revanche on ne sais pas combien vaut Q1 Q2 m1 m2 pour les calculs
(je bloque)

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:33

Avez vous lu la réponse de PrBeBo et la mienne ?

Apparemment non !

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:39

désole je n'avais pas vu ton message picard

comme distance je peux prendre le chiffre 1(m) pour les 2 formule ou pas

Posté par
prbebo
calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:45

Bonsoir picard ,

ça a failli être le deuxième, car j'avais commencé il y a un instant une réponse pour celui qui sur le forum "supérieur" a posé une question sur l'impédance d'un milieu matériel non magnétique, avant de voir que tu étais déjà passé par là...

Pour caramel19 : les deux correcteurs qui te viennent en aide sont d'accord : il ne s'agit pas de calculer ces de forces, mais plus simplement de les comparer. Donc, fais leur rapport soit en prenant mes valeurs (1 kg et 10-6 Cb), soit celles de picard (masses et charges d'un proton et d'un électron). La conclusion sera la même.

Posté par
prbebo
calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:47

pour picard : je te laisse avec caramel19, inutile de taper les mêmes explications chacun de notre côté. A un prochain coin de rue sur le forum...

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:52

Merci pour tes explications alors si je fais ce calcul je prouve que l'intensité de la force gravitationnelle soit plus faible que la force électromagnétique

Force gravitationnelle:
6.6710^-11 ( 1.67 10^-279.110^-31)/ 1²
= 1.01 10^-67


Force éléctrique:
(910^9 (1.6 10^-19)²) / 1²
= 2.30 10^-28

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 18:56

et si je les compare

F elec/F grav

(2.3010^-28)/(1.0110^-67)
= 2 10^39

Posté par
prbebo
calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 19:23

picard a momentanément coupé le contact, donc je réponds à sa place : bravo, tes calculs sont exacts ! Entre le proton et l'électron la force électrostatique est en effet 2.1039 fois plus forte que la force de gravitation : le chiffre 2 suivi de 39 zéros !

Un autre exemple me vient en tête pour justifier l'importance colossale de la force électrostatique sur la force de gravitation : supposons qu'un prenne un litre d'eau et qu'à chaque molécule d'eau on puisse enlever un électron (je précise tout de suite, manipe impossible à réaliser). Avec deux litres d'eau traités ainsi et placés verticalement, l'un au-dessus de l'autre, à la distance de 1 mètre, on pourrait maintenir en équilibre une masse équivalente au tiers de celle de la Lune... Tire toi-même les conclusions.

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 20:01

merci par contre pour la question 2 je ne vois pas comment faire le schéma et les 4 caractéristiques

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 20-12-14 à 21:11

Comparez la direction,le sens, le caractère attractif ou répulsif et l'intensité des forces et ça devrait vous faire avancer.

Au revoir.

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 22-12-14 à 14:52

merci une autre question m'ai posé
4) Dans le noyau
            a/ Donner les caractéristiques des forces électriques s'exerçant entre les particules 4 HE
                                                                                                  2
            situées à une distance d= 1 X 10^-15
            b/ Comparer avec le poids de ces particules
            c/ S'il n'y avait que cette interaction, que devrait il se passer
            d/ Quelle interaction supplémentaire permet d'expliquer la cohésion du noyau ?
            e/ Pour des noyaux lourds, comment expliquer un excès de neutrons 'par rapport au protons'


Je ne comprend la a/ que dois je faire ?

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 22-12-14 à 17:35

Commencez par faire le bilan des particules présentes dans la noyau d'hélium 2 - 4.
Repérez ensuite celles qui sont susceptibles d'être soumises à l'interaction électrostatique et donnez les caractéristiques des forces qui s'exercent.

A plus.

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 23-12-14 à 11:27

merci pour tes explications je suis arriver à la dernière question et comme je n'ai pas fait de cours dessus je ne sais pas quoi répondre

          e/ Pour des noyaux lourds, comment expliquer un excès de neutrons 'par rapport au protons'

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 23-12-14 à 13:29

Qu'avez vous répondu aux questions a, b, c et d ?
Pour la e), comment évolue la taille d'un noyau, et donc la distance entre les protons, lorsque le nombre de nucléons de ce noyau augmente ?
Quelles conséquences cela a-t-il sur les forces électriques entre ces particules ?

A plus.

Posté par
caramel19
re : calculs d'intensité de forces 23-12-14 à 14:40

pour la a) j'ai fait les calculs grav et éléctri entre 2 protons
b) je ne sais pas quoi mettre
c)la force elec est répulsive > a la force grav attractive donc les noyaux se fissureraient lorsque on a pas de cohésion du noyau
d) interaction forte

e) je ne sais toujours pas quoi répondre

Posté par
picard
re : calculs d'intensité de forces 23-12-14 à 18:05

Pour  le b), faites un rapport entre la valeur de la force électrostatique et celle de la force de gravitation. C'est une technique fréquemment utilisée en physique pour comparer des grandeurs.

Vous avez bien répondu aux questions c) et d).

Pour la question e), comme les noyaux lourds contiennent beaucoup de protons, les répulsions électrostatiques y sont importantes ; la cohésion est rendue possible du fait de la présence d'un excès de neutrons : l'augmentation la taille du noyau fait croître la distance entre les protons ce qui contribue à diminuer l'intensité des forces de répulsion électrostatique.

Au revoir.



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