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Physique: L'atome d'hydrogène

Posté par
gwen__
19-09-08 à 21:55

Bonjour,
Je suis toute nouvelle ici, je viens de m'inscrire et j'aimerais avoir un peu d'aide sur un exo de physique.
Voila le sujet:

L'atome d'hydrogène est le plus petit atome de la classification périodique. Il contient un proton et un électron, séparé de 10 e-10m environ.

a/ Donner un ordre de grandeur de la force de gravitation entre le proton et l'électron.
b/ Donner un ordre de grandeur de la force électrique entre le proton et l'électron.
c/ Calculer le rapport entre les deux ordres de grandeur précédents. Que peut on en déduire?

Le truc c'est que j'ai jamais rien piger aux ordres de grandeur =S. Si quelqu'un pourrait m'apporter un peu d'aide sa serait sympa! Merci d'avance.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 19-09-08 à 22:10

Salut!

Avant de donner un ordre d egrandeur c'est bien de calculer

a) F = G\times{\fr{m.m'}{d^2}

b) Intéraction coulombienne

c) Simple division

Ok?

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 19-09-08 à 23:10

a/Même le calcul n'est pas facile
Je trouve 6.67x10e-11 x 1.673 x 10e-27 x 9.109 x 10e-31 / (10e-10)²
( Je sais pas si c'est compréhensible ce que je mets )

b/ L'interaction Coulombienne est ce bien k x m.m' / d²
donc          9.0x10 x 1.673 x 10e-27 x 9.109 x 10e-31 / (10e-10)²

Mes calculs sont-ils correctes ou je me trompe dans les formules car en tapant a la calculatrice je trouve des chiffres je vois pas ou en tirer un ordre de grandeur =S.


Merci !!!!! =D.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 19-09-08 à 23:12

Re!

a) C'est ok et je comprend tkt

b) oui pour la formule littérale...
Ok pour l'application numérique.

Quels résultats trouves-tu?

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 19-09-08 à 23:25

re!

a/ je trouve 1.01646511 e-47
b/ je trouve 1.37154213 e-27

Si je ne me trompes pas il me manque l'ordre de grandeur ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 08:42

Bonjour à toutes les deux,

gwen >>
Quelques indications pour progresser.

L'écriture 10 e-10 m est ambiguë. On hésite entre 1.10-10 m et 10.10-10 m (c'est-à-dire 1.10-9 m)

Tu as tout ce qu'il faut pour bien écrire les puissances sur ce forum ; regarde :
Pour bien écrire 1.10-10
Tu tapes 1.10-10
Tu sélectionnes les trois caractères -10
Tu cliques sur le bouton x2 qui se trouve en bas du cadre d'écriture, au-dessus de "POSTER"
Cela place des balises [sup][/sup] de part et d'autre de ces caractères -10, comme ceci 1.10[sup]-10[/sup]
Tu n'oublies pas de vérifier avec "Aperçu" avant de poster.

Question a : ta réponse est probablement bonne mais il est impossible de te répondre si tu ne mets pas l'unité !
N'oublie jamais l'unité en physique !

Question b :
L'interaction électrostatique se calcule à partir des charges des corps en présence et non pas à partir de leurs masses
Il faut recommencer ce calcul ; et... ne pas oublier l'unité !

Quelle définition t'a-t-on donnée de l'ordre de grandeur ? Il y en a plusieurs.

A toi...

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 14:29

Merci pour la prise de relais et salut Coll

Je pensais qu'elle utilisait la même écriture que la calculatrice...

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 14:34

Amandine : as-tu une définition "scolaire" de l'ordre de grandeur ? Je cherche cela depuis un certain temps et personne ne me répond jamais...

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 14:38

Ben non je n'ai aps de définition scolaire... En général, je cherche le nb entier le plus proche

Je me dis que c'est en gros une approximation d'une grandeur...

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 14:41



Wikipédia n'offre pas une définition très compréhensible...

Je pense que c'est un peu mieux sur ce site

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 14:41

Merci... mais ceci n'est pas en effet une définition qui permette une réponse unique selon les personnes. Bon, je continuerai de demander

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 14:48

Exemples (pas tout à fait au hasard...) :

Soit une force de 1,01.10-47 N : tout le monde est d'accord ; l'ordre de grandeur c'est 1.10-47 N

Soit une force de 2,31.10-8 N ; quel est l'ordre de grandeur pour un prof de lycée ? 2.10-8 N ou 1.10-8 N ?

Soit la constante d'Avogadro : 6,022 098.1023 mol-1 ; quel est l'ordre de grandeur ? 6.1023 mol-1 ? 1.1024 mol-1

J'ai aussi vu des réponses du genre 1.1023 mol-1 NA 1.1024 mol-1

J'aimerais savoir...

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 22:25

C'est vrai... En plus, lorsqu'on tape ordre de grandeur, on a deux réponses de la part de Wikipédia

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 22:27

Bonsoir,

Je savais pas comment on faisait pour mettre les puissances, je doutais qu'on me comprenait =S.

a/ 6.67x 10-11 x 9.109x 10-31 x 1.673 x 10-27/ (10-10)² = 1.01646511 x10-47 N
(l'unité du résultat ici est le newton)

b/ k x Qa x Qb / d²
Donc 9.0x109x Qax Qb/ (10-10
Je ne connais pas les charges de A et B. Peut-être ais-je zapper quelquechose.
(L'unité du resultat est aussi en Newton??????)


J'ai cherché dans mes anciens cours de seconde la definition de l'ordre de grandeur je n'ai pas trouvé. Mon professeur avait du corriger une question à l'oral sur l'odre de grandeur mais aucune trace dans mes cours =S.


Merci pour votre aide =D.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 22:39

Re!

a) Ne conserve que 3 chiffres significatifs: 1,02.10-47 N.
Donc (pour moi), l'odre de grandeur serait 1,00.10-47 N.

b) Le proton est porteur de la charge élémentaire (e) positive: 1,6.10-19 C.
L'électron est porteur de la charge élémentaire négative: -1,6.10-19 C.

Ok?

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:03

Re!

a/ Donc l'ordre de grandeur de la force de la gravitation entre le proton et l'electron est 1.00.10-47N.
D'apres toi =P

b/ 9.0x109x 1.60x10-19x -1.6x10-19/ (10-10)² = -2.304x10-26
Donc l'ordre de grandeur serait de 1.00x10-26

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:11

a) oui

b) oui c'est presque juste... Unité...
Par contre je ne suis pas d'accord pour l'ordre de grandeur... Quel est le nb relatif le plus proche de -2,304?

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:19

b/ le nbr le plus proche est -2?
Et l'unité est le newton?

c/ parce qu'on l'a oublié =P
Tu m'as dit simple vision. donc 1.00x10-47/ -2.00x10-26

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:30

b) oui

c) oui

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:30

Citation :
simple vision
attend j'ai pas capté ça

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:34

Excuse moi
Simple division. tu me l'avais dit un peu plus haut.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:35

Ah oui lol

Oui c'est cette division mdr

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 20-09-08 à 23:46

Mdr

c/ donc le rapport des deux ordres de grandeur est:
0.5x10-21
donc 5.00x10^-22

Que pourrait on en deduire ? Je vois pas trop =S.

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 08:29

Bonjour à toutes les deux,

D'accord pour l'interaction gravitationnelle.

Mais... pas d'accord pour la valeur numérique de l'interaction électrostatique. Sauf erreur !

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 14:55

Rha oui effectivement... Aurais-tu -2,3.10-8 N comme moi?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 15:01

Bonjour Amandine

La réponse à ta question se trouve dans mon message du 20/09 à 14 h 48 (j'avais plus que tendu la perche... )

Quant au signe... il suffit de dire que la force qui résulte de cette interaction est, comme pour l'interaction gravitationnelle, attractive. Mais quelle différence d'ordre de grandeur !

Et c'est bien la question qui tourmente tant les physiciens qui cherchent à "unifier" les quatre interactions fondamentales. On a réussi à en "unifier" trois mais maintenant il faut "expliquer" un saut de 39 ordres de grandeur avec une interaction unique qui dirait tout de nos modèles

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 15:16

Houlà oui j'avais complétement zappé

Citation :
Quant au signe... il suffit de dire que la force qui résulte de cette interaction est, comme pour l'interaction gravitationnelle, attractive. Mais quelle différence d'ordre de grandeur !
effectivement

Citation :
Et c'est bien la question qui tourmente tant les physiciens qui cherchent à "unifier" les quatre interactions fondamentales. On a réussi à en "unifier" trois mais maintenant il faut "expliquer" un saut de 39 ordres de grandeur avec une interaction unique qui dirait tout de nos modèles
Et ben je n'ai pas d'explication

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 16:14

Bonjour!!!

Je suis perdue pour la force d'interaction electrique =S.
Ce que j'ai trouvé ce n'est pas bon? Ou c'est relatif au post du 20/09 à 14 h 48 ??,

Merci!

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 17:53

C'est ton résultat qui n'est pas bon

Ton calcul est bien posé mais tu n'obtiens pas le bon résultat... Peut-être n'as-tu pas mis correctement les parenthèses?

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 19:53

Oui je pense cue c'est a cause des parentheses

b/ 9.0x109x 1.60x10-19x (-1.6x10-19)/ (10-10)² = -2.3x10-8
C'est cela ?

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 21-09-08 à 23:45

Oui c'est bon

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 22-09-08 à 08:11

C'est la valeur numérique du résultat, mais ce n'est pas le résultat.

Le résultat doit obligatoirement avoir une unité qui est ici le newton (symbole N)

Posté par
gwen__
re : Physique: L'atome d'hydrogène 22-09-08 à 21:14

b/ -2.3x10-8N


c/ Le rapport serait 1.00x10-47/ -2.00x10-8
et je trouve 5x10-40
Est ce juste ?


Merci pour votra aide!!!!

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 22-09-08 à 23:50

Re!

b) ok

c) pour ma part j'ai -5,0.10-40...

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 23-09-08 à 07:54

Bonjour à toutes les deux

Selon moi il n'y a pas de raison valable à utiliser une valeur négative pour ce rapport. C'est le rapport de deux normes et qui plus est de deux normes de vecteurs de même sens

En effet à ces deux interactions correspondent des forces attractives
. la force de l'interaction gravitationnelle est toujours attractive
. la force de l'interaction électromagnétique est attractive entre des corps qui portent des charges opposées, ce qui est le cas ici : un proton et un électron.

Mettre un signe négatif à la force d'attraction électrostatique suppose donc un axe orienté d'un corps A vers un corps B et de considérer la composante de la force sur B
Il n'y aucune raison de ne pas adopter les mêmes conventions de signe pour la force gravitationnelle.

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 24-09-08 à 00:27

Ok

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 28-09-08 à 22:34

Ca y est Coll, je l'ai retrouvée

L'ordre de grandeur d'une valeur est la puissance de dix la plus proche de cette valeur.

Par exemple:

- soit le nombre 1,52.104, son ordre de grandeur est 104.
- soit le nombre 8,2.104, son ordre de grandeur est 105.
- soit le nombre 8,2.10-3, son ordre de grandeur est 10-2.

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 29-09-08 à 08:29

Merci beaucoup Amandine

Oui, c'est bien l'une des définitions.
Elle convient bien pour comparer des quantités dont les ordres de grandeur sont très éloignés. Exemple : comparer les forces d'attraction gravitationnelle et électrostatique de deux particules. L'écart est si grand que cette définition convient alors tout à fait.

Mais je te montre deux cas pour lesquels on peut avoir des doutes sur l'efficacité de la définition.

1)
Puissance de10, ordres de grandeur
. Ordre de grandeur de la taille d'un lycéen ? 1.100 m = 1 m (car 10 m ne convient pas...)
Il n'y a guère de différence entre les ordres de grandeur à la maternelle et à l'université...
. Ordre de grandeur de la masse d'un lycéen ? 10 kg ? 100 kg ?

2)
Comment J-P doit-il s'habiller pour aller à la plage ?
Poids et force gravitationnelle
Encore heureux qu'il n'ait pas exprimé la température en kelvins ! A 100 K je ne mets pas mon nez dehors ; à 1 000 K non plus d'ailleurs

Conclusion : cette définition convient très mal pour la comparaison de valeurs qui ne sont pas très éloignées.
Or, par exemple pour effectuer un calcul mental avant de se jeter sur la calculatrice (à mon époque où il n'y avait pas de calculatrice mais seulement la règle à calcul, nous étions très habitués à ce calcul mental de l'ordre de grandeur préalable à l'emploi de la règle) il est bon de travailler avec des valeurs que l'on pourrait écrire
a.10b avec a et a [-9 ; 9]

Bon... simple réflexion. Et encore merci pour ta recherche !

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Physique: L'atome d'hydrogène 29-09-08 à 22:26

Effectivement, très bons exemples

J'ai jamais utilisé de règles à calculs de ma vie...



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