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Accélération d'une particule alpha

Posté par
mwa1
27-02-15 à 19:26

Bonjour,

J'ai une particule alpha qui accélère (à partir d'une vitesse négligeable)  entre les deux plaques d'un condensateur (séparées d'une distance d), et je cherche à déterminer la différence de potentiel nécessaire pour atteindre une vitesse spécifique v.

Je sais qu'on peux utiliser le théorème de l'EC mais je suis supposé le faire avec la RFD et je n'y arrive pas.


j'écris :

 \frac{dv}{dt} = \frac{qE}{m} \Leftrightarrow v = \frac{qE}{m}t = \frac{q\Delta V}{md}t

Mais ne connaissant pas le temps que met la particule pour parcourir la distance d, je suis bloqué...

Posté par
prbebo
Accélération d'une particule alpha 27-02-15 à 22:00

Bonsoir mwa1,

"ne connaissant pas le temps que met la particule pour parcourir la distance d, je suis bloqué" : en effet, mais tu as négligé une donnée importante de l'énoncé : la distance d parcourue par la particule alpha.

Posons qV/m = k, pour gagner du tenps : la vitesse s'écrit donc v(t) = kt/d. En prenant la primitive de cette expression, on obtient la loi horaire x(t) (l'axe Ox étant la trajectoire rectiligne de la particule) :
x(t) = k.t2/(2d), en plaçant l'origine de Ox sur le point de départ de la particule.

On en tire l'instant t1 pour lequel la particule a parcouru la distance d : t1 = d(2/k). Il ne reste plus qu'à utiliser ta relation donnant v pour obtenir v(t1) = k.t1/d = (2k) après simplification.

Ainsi la vitesse est reliée à la différence de potentiel V entre les plaques par la relation v = (2q.V/m). V étant donné, on en déduit facilement la vitesse v correspondante.

Bien entendu, on irait cent fois plus vite en appliquant le théorème de l'énergie cinétique :
La variation d'énergie cinétique est mv2/2, puisque la particule alpha quitte la plaque positive avec une vitesse nulle. Le travail de la force électrique est W = (qE).d = q.V. L'égalité de ces deux expressions redonne directement la relation entre v et V.

OK ?

Posté par
mwa1
re : Accélération d'une particule alpha 27-02-15 à 22:29

Ah, ok. Je n'avais pas pensé à remonter jusqu'à la loi horaire pour déterminer le temps que met la particule pour parcourir la distance d.

Merci



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