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stabilité d'un noyau d'hélium 4
Bonjour, j'ai réussi quelques questions de cette exercices mais je n'arrive pas à partir du 3.
Pouvez-vous me dire si mes réponses sont justes pour les premières, et m'expliquer pour le 3) ?
merci d'avance
énoncé:
1- Quelle est la composition du noyau d'hélium 4 ?
2- Calculer la valeur de la norme:
a) de la force de gravitation qui s'exerce entre deux de ses nucléons, distants de 2.3 fm;
b) de la force électrostatique qui s'exerce entres ces nucléons, suivant leur nature.
3- a) Comparer ces deux valeurs.
b) justifier la nécessité d'un troisième type d'interaction pour expliquer la stabilité du noyau
c) quelle est-elle ?
1) Électrons = Z = 2
Protons= Z= 2
Neutrons=N= A-Z= 2
Nucléons = A= Z+N =4
2) A) Pour calculer la force gravitationnelle, je vais appliquer la loi de Newton :
Gx ((Ma x Mb)/d²)
Ou on sait que ; la masse d'un nucléon = 1.67x10-27 et la distance entre les deux nucléons = 2.3 fm= 2.3x 10-15 m
(Est-on obligé de convertir les fm en m ?)
= 6.67x10-11 x(((1.67x10-27)²)/(2.3x10-15)²)
= 3.5x10-35
B) Pour calculer la force électrostatique, je vais applique la loi de Coulomb :
Kx((/QaxQb/) /d²)
Ou on sait que ;
- la distance entre les deux nucléons = 2.3 fm= 2.3x 10-15 m
- et la charge d'un nucléon = 1.60x10-19
= 9.00x109x(((1.60x10-19)²)/ (2.3x 10-15)²
= 1.8x10-18
3) A)
Salut 
!
1) Électrons = Z = 2
Protons= Z= 2
Neutrons=N= A-Z= 2
Nucléons = A= Z+N =4
OUI TB !
2) A) Pour calculer la force gravitationnelle, je vais appliquer la loi de Newton :
Gx ((Ma x Mb)/d²)
Ou on sait que ; la masse d'un nucléon = 1.67x10-27 et la distance entre les deux nucléons = 2.3 fm= 2.3x 10-15 m
(Est-on obligé de convertir les fm en m ?)
= 6.67x10-11 x(((1.67x10-27)²)/(2.3x10-15)²)
= 3.5x10-35
OUI TB !
Et pour répondre à ta question : oui il faut absolument convertir en m pour arriver à des N pour la force.
Kx((/QaxQb/) /d²)
Ou on sait que ;
- la distance entre les deux nucléons = 2.3 fm= 2.3x 10-15 m
- et la charge d'un nucléon = 1.60x10-19
= 9.00x109x(((1.60x10-19)²)/ (2.3x 10-15)²
= 1.8x10-18
OUI TB !
Mais attention :
nucléons = neutron ou proton, seul le proton a une charge élémentaire +e
Merci pour vos réponses, c'est-à-dire que je doit juste dire proton au lieu de nucléon ?
Pour les 3) je n'est pas très bien compris pouvez-vous me donner des explications svp ?
merci d'avance
c'est-à-dire que je doit juste dire proton au lieu de nucléon
Oui c'est ça
3- a) Comparer ces deux valeurs.
b) justifier la nécessité d'un troisième type d'interaction pour expliquer la stabilité du noyau
c) quelle est-elle ?
a.
Tu as calculé la force d'attraction gravitationnelle exercée entre deux nucléons (on peut parler de nucléons car la masse d'un proton ou d'un neutron est très proche) : Fg
Fg est attractive
Tu as ensuite calculé la force électrostatique entre deux protons (qui sont les seuls nucléons à avoir une charge élémentaire +e chacun) : Fe
Force est de constater que deux protons portent la même charge élémentaire et donc vont se repousser.
Fe force répulsive
or d'après tes calculs, on a
Fg << Fe ou Fe >> Fg, donc si une attire et que l'autre repousse, et comme Fg
Fe, la stabilité du noyau n'est pas assurée.
Il existe une troisième force permettant d'assurer l'équilibre du noyau.
Appelons cette force Fc.
Comme Fg << Fe, il faut donc une deuxième force attractive pour assurer la cohésion du noyau.
C'est cette troisième force
La force de répulsion électrique est très supérieure à la force d'attraction gravitationnelle. La cohésion des noyaux ne peut être due aux deux forces précédentes (les noyaux se disloqueraient).
La cohésion des noyaux est donc due à l'interaction forte.
Définition: L'interaction forte est une interaction attractive importante qui s'exerce sur les nucléons. Elle assure la cohésion des noyaux.
Remarque: Contrairement à l'interaction gravitationnelle et à l'interaction électrique, l'interaction forte augmente avec la distance. Cependant, c'est une action à courte portée.
d'après ce lien :
Une force est répulsive si les charges sont de même signes et attractives si les charges sont de signes différents.
Pour la force gravitationnelle les deux charges sont 1.67x10-27 soit positives. Pourquoi ne sont-elles pas répulsives dans ce cas là ?
Attention,
La force d'attraction gravitationnel est indépendante de la notion de charge, mais liée à la masse.
Je suis désolée mais je ne comprend pas très ..
Les masses dont on parle est la masse d'un nucléon ? soit 1.67x10-27
Oui,
m(proton) = 1,673.10-27 kg
m(neutron) = 1,675.10-27 kg
d'où pourquoi on peut écrire :
m(neutron) 
m(proton)
Merci j'irais voir,
Si je reviens a la question qu'on ma posée:
3- a) Comparer ces deux valeurs.
on doit comparer la force gravitationnelle et électrostatique en disant si elles sont attractive ou répulsive ?
Oui mais je n'ai pas très bien compris comment on trouve ceci .. Je vais retravailler dessus pour enfin comprendre 
merci beaucoup de votre aide !
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