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Electrostatique

Posté par
Hayemaker
24-04-11 à 01:06

salut tout le monde , besoin de soutien ce qui concerne cet exercice:
Un penduleelectrostatique possedant une petite sphere de masse m:0.18g est chargée negativement.sa valeur est q=-40nC.
1-comment se trouve le pendule lorsque celui-ci est eloigné de tout objet chargé?
2-on approche maintenant un baton de verre, et se trouvant a 9cm du pendule.le verre a une charge supposee ponctuelle et de valeur Qv=0.15.10^-6 C.qu allez vous observez? aidez vous d un schema?
3-calculez la force electrostatique exercée par le baton de verre sur le pendule
4-comparer cette force avec la force gravitationnelle exercée par la terre sur la pendule et conclure.

masse de terre=5.95.10^24Kg           Rayon de terre=6.38.10^6m      G=6.67.10^-11SI    K=9.10^9SI

merci d avance

Posté par
prbebo
electrostatique 24-04-11 à 23:15

Bonsoir Hayemaker,

voici quelques explications concernant ton probleme, mais rapides, car il est bientot 23 heures et je commence a fatiguer (j'ai depanne aujourd'hui une dizaine de membres,pour un dimanche de Paques c'est plutot meritoire, non ?)

1 - facile : en l'absence de tout objet charge, io n'y a pas de forces electrostatiques agissant sur le pendule. Celui-ci n'est soumis qu'a son poids (et a la tension du fil), donc il est vertical.

2 - Le verre, lorsqu'on le frotte avec un c hiffon (laine, soie ou autre) perd des electrons, donc prend une charge positive. Donc il faut eompleter l'info de ton enonce en ecrivant Qv = + 0,15 microcoulombs (of course, 1 mu.C = 10^-6 C). Comme le pendule possede une charge q negative, il va etre attire par le baton de verre (2 charges de meme signe se repoussent, deux charges de signe contraire s'attirent). Le schema doit dfonc montrer le pendule incline dans la directio ndu baton.

3 - La force electrostatique (attractive donc) exercee sur le pendule a pour expression F = K x q x Qv / (r^2), ou K vaut 9.10^9 SI et r = 0,09 metres (c'est la distance entre le pendule et la charge Qv du baton). Ma calculette est comme moi (elle baille), mais elle a tout de meme consenti a me donner 6,67.10^-3 N.

4 - La force gravitationnelle exercee par la Terre sur le pendule n'est autre que le poids de celui-ci ! soit p = mg, avec m = 0,18 g soit 1,8.10^-4 kg, et g = 9,8 m/s^2. On obtient p = 1,76.10^-3 N. La force electrostatique est donc 3,8 fois plus importante que le poids de la petite sphere.

Deux remarques :

1 - La masse de la Terre, son rayon ainsi que la constante G d'attraction universelles ne servent a rien ici. Il suffit de reflechir a la signification du terme "force gravitationnelle" dans ce cas de figure.

2 - Cet exo montre l'importance des forces electrostatiques devant les forces de gravitation. Saurais-tu resoudre le petit exo suivant :
Soit un litre d'eau, on suppose que chaque molecule d'eau a perdu un electron : calculer la charge electrostatique aui apparait ainsi, calculer la force electrostatique agit entre deux litres traites ainsi et eloignes de 1 metre, et comparer avec la masse de la lune (7,3.10^22 kg). Tu seras surpris du resultat.
Reponse demain, car cette fois c'est decide : je vais me coucher.

prbebo

Posté par
Hayemaker
re : Electrostatique 25-04-11 à 01:12

Merci pour ton aide prbebo meme si ca reste un peu mysterieux,car c'est mon 1er exercice en electrostatique merci et si j ai besoin d aide j vais te contacter merci encore une fois

Posté par
Hayemaker
re : Electrostatique 25-04-11 à 01:40

ca signifie quoi K=9.10^9S.I? ah we sayez la constante de coloumb c est bon
la force electrostatique c F= (K.q)/d²
la charge electrostatique: hmm si les molecules perdent des electrons donc ils deviennent positives nn?
Donc c est q=1.6.10^-19C et je sens que j ai fait une faute ..
desolé je suis qu un amateur

Posté par
Hayemaker
re : Electrostatique 25-04-11 à 01:51

je crois a propos de force j ai oublié la 2eme charge n est ce po donc K.q.q'/d²?

Posté par
prbebo
electrostatique 25-04-11 à 15:25

hello hello,
en effet dans l'expression de la force electrostatique il faut faire apparaitre le produit des deux charges qui interagissent. Donc, k.q.q'/d2. La constante k est une grandeur classique en electrostatique : elle vaut en effet 9.109 unites SI (ca veut dire lorsque toutes les longueurs sont mises en metres, les masses en kg, les temps en secondes et les charges electriques en coulombs). Initialement (cad dans les bouquins de quand j'avais ton age), elle avait une autre expression :
k = 1 / 4.0, ou 0 s'appelle constante dielectrique (tu la retrouveras sans doute en ecrivant la capacite d'un condensateur).

Bon, maintenant voici la reponse au pb du litre d'eau :
une mole d'eau a une masse de 18 g (H2O avec 16 g pour O et 1 g pour chaque H) et contient N = 3,023.1023molecules (N s'appelle "nombre d'Avogadro").
Un litre d'eau a une masse de 1 kg, donc contient 1000/18 moles et 1000.N/18 molecules d'eau (ca en fait beaucoup : 3,35.1025 molecules).
Si chaque molecule perd un electron, elle va prendre une charge positive egale a q = 1.6/10-19 coulomb. La quantite de charge qui apparait dans le litre d'eau est donc le produit de cette charge elementaire par le nombre de molecules, soit Q = 5,36.107coulombs.
Pour comprendre l'enormite de cette charge, imagine deux litres d'eau traites ainsi et places a une distance de 1 metre : la force electrostatique entre ces deux litres est F = k.Q2/d2 = 2,59.1023Newtons, ou encore, en divisant par l'acceleration de la pesanteur g = 10 m/ss, le poids d'une masse de 2,59.1022 kg !! La masse de la Lune n'est pas tres loin du triple de cette valeur : ca veut dire qu'avec 6 litres d'eau associes verticalement 2 a 2, on fabrique un verin capable de soulever la Lune... Etonnant, non ?
Bien entendu l'experience est rigoureusement impossible a realiser : les forces de repulsion entre les molecules d'eau feraient eclater le recipient bien avant qu'on ait reussi a enlever ne serait-ce que le milliardieme de la charge Q.
Bon, tu peux maintenant reprendre une activite normale.  Prbebo.

Posté par
Hayemaker
re : Electrostatique 25-04-11 à 20:50

Thank you Sir!
je vais garder ton exemple..peut etre je l aurai en examen lol et j ai des news en ce qui a en relation avec "Electrostatique" mais quelque chose plus  dur maintenant



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