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Equilibre et interaction éléctrique.

Posté par
Arks
29-12-08 à 11:20

Bonjour et Joyeux noël ! (C'est un peu tard mais mieux vaut tard que jamais )
Voici mon probleme :
Deux pendules électriques identiques, de masse m=1.0g, portent chacun une charge électrique qa=qb=q=2.2.10-8C. Disposés comme l'indique la figure, ils s'ecartent d'un angle :
  aA=aB=a=10o de la verticale.
(Mon schéma est attachée )
1. Faire le bilan des forces exterieures s'appliquant sur chacun des pendules et représenter les forces sur le schéma.
2.Determiner la valeur des forces electriques.
3.En deduire la distance d séparant les 2 pendules.
4.Si la charge qA était différente de qB, l'angle aA serait t-il différent de aB ? Justifier.

Voila ce que j'ai fait :
1.On me demande le bilan sur chacunes des pendules, donc y-a t'il deux systeme?
Systeme : Les deux pendules ( je me demande, la pendule est composé du fil ainsi que de la boule? ou uniquement de la boule? )
Interactions : Air/pendules
               Terre/pendules
               Tension/Pendules
Forces exterieures : Force de répulsion éléctrostatique f
                     Attraction gravitationnelle G
                     Son poid P
                     La tension T de la ligne en haut( je ne sais pas comment ça s'appelle )
Somme des forces exterieures : f + G + P + T
J'ai représenté les forces sur le schéma.

2.Sur cette question je ne trouve pas
Selon moi : les forces éléctriques sont les forces vertes , donc selon moi il faut grace a la trigonométrie et au poids P=mg ( je ne sais pas comment ) trouver f; puis le faire x2 étant donner qu'il y a 2 forces éléctriques.
              
3. C'est une deduction de la deux en utilisant la loi de coulomb selon moi

4.Selon moi : Oui car elles ne se repousseraient pas autant, étant donnée que ce sont ces charges qui dependent de la distance ( loi de coulomb )

Merci d'avance !

Equilibre et interaction éléctrique.

Posté par
magisterien
re : Equilibre et interaction éléctrique. 29-12-08 à 12:48

Bonjour,

Je pense tout d'abord que tu peux négliger l'attraction gravitationnelle car l'ordre de grandeur de la constante G est 10-10 et les boules ont une masse relativement faible.
Les pendules sont des pendules dits simple, c'est-à-dire que le mouvement se ramène uniquement à l'étude du centre de gravité de la boule (la masse du fil est négligeable).

Pour la 2) sers-toi du fait que le système est à l'équilibre et tu as de la chance les forces éléctrostatiques sont horizontales donc écris la relation entre les forces et projette selon l'axe x.

Connais-tu la longueur des pendules l ? (on aurait en norme fa = fb = sin(10)*l)

Posté par
Arks
re : Equilibre et interaction éléctrique. 29-12-08 à 13:16

Lorsque l'on fait un bilan des forces exterieures, on peux avoir donc des systemes en un bilan ? ( Ici les deux pendules en un bilan, cela m'etonne car c'est la premiere fois que j'en trouve )

J'ai représenté sur un axe cela, cependant on n'a pas T , on cherche F et on a uniquement P. Il faut donc rapporter l'angle alpha quelque part mais je ne sais pas ou

Et non on ne connait pas la longueur des pendules.

Equilibre et interaction éléctrique.

Posté par
Arks
re : Equilibre et interaction éléctrique. 30-12-08 à 17:16

^^

Posté par
magisterien
re : Equilibre et interaction éléctrique. 30-12-08 à 19:53

L'ensemble des deux pendules est à l'équilibre puisque chaque pendule l'est.

Par symétrie, |T1| et |T2| sont égales posons donc T = |T1| = |T2|
On peut s'intéresser à l'un des deux pendules au choix.

Pendule de gauche
Choisis toi un repère x,y:
Selon y:
-mg + Tcos(a) = 0 (à cause du fait que le pendule est à l'équilibre)
tu obtiens donc la valeur de T = mg/cos(a)

Selon x:
FB/A + Tsin(a) = 0 tu en déduis que:
\vec{F_{B/A}} = - \vec{F_{A/B}} = -mgtan(a)\vec{x}

Pour déduire d, tu dois connaître l'expression de la force électrostatique: |Fa/b| = qAqB/(4d2)

Posté par
Arks
re : Equilibre et interaction éléctrique. 01-01-09 à 11:48

Tout d'abord Bonne année !

Je voulais en etre sur, es ce que la Force de répulsion éléctrostatique est une interaction, ou uniquement une force exterieure?

Je ne comprends pas tres bien ce que vous avez fait
Voila ce que j'ai fais (pendule de droite ):
(Voir image attachée)
Tan80^o=\frac{\vec{P}}{\vec{F}}
\vec{F}=\frac{\vec{P}}{Tan80^o}
D'ou 1.7.10^{-3}

Ainsi j'ai fait 1.7.10^{-3} x 2 pour avoir la valeur des forces electriques.

Puis pour déterminer d, j'ai utilisé : F=k\frac{q^2}{d^2}
Ainsi d=\sqrt{\frac{(9,0.10^9)(2,2.10^{-8})^2}{1.7.10^{-3}}

Cependant cela ne parait pas à ce que vous aviez dit
De plus, pourquoi 4\pi dans l'expression de la force électrostatique ?

Posté par
magisterien
re : Equilibre et interaction éléctrique. 01-01-09 à 13:43

Bonjour,

Je ne vois pas moi pourquoi tu as un angle de 80°. Dans ce que j'ai écris, la force électrostatique exercée par A sur B (notée FA/B) est égale à tan(a)*P.

Sinon, je savais pas quelle expression de la force électrostatique vous utilisez. Le k qui est une constante est en fait égale à 1/4 qui vaut 9,0.109.

Posté par
Arks
re : Equilibre et interaction éléctrique. 01-01-09 à 13:55

Tiens je n'avais pas attachée l'image, la voila , ca justifie mon 80o
Vous avez eu la force électrostatique exercée par A sur B (notée FA/B) égale à tan(a)*P. Cependant en choisissant le repere ( j'ai pris la pendule de droite)
j'ai eu FA/B = P/tan et je n'ai pas retrouvé alpha mais 80, (voir mon schema cette fois ci bien attachée

Equilibre et interaction éléctrique.

Posté par
magisterien
re : Equilibre et interaction éléctrique. 01-01-09 à 14:52

C'est l'angle d'en dessous qui vaut 80°. Les droites T et F se croisent avec un angle de 10°.

Posté par
Arks
re : Equilibre et interaction éléctrique. 01-01-09 à 15:30

Ah !
Ceci dit j'obtient FA/B = P/tan(a) et non -P.tan(a)

Posté par
magisterien
re : Equilibre et interaction éléctrique. 01-01-09 à 23:26

Parce que dans les relations trigonométriques, P et FA/B sont uniquement les normes des vecteurs !!
Le signe (le sens) du vecteur \vec{FA/B} se déduit du schéma du problème.

Posté par
Arks
re : Equilibre et interaction éléctrique. 08-01-09 à 17:03

Désolé du retard de ma réponse j'ai eu beaucoup de mal a comprendre mais je pense avoir compris.
Cependant j'ai obtenu P.tan(a), car une norme ne peut etre negative.
Ceci dit je n'ai pas compris la question 4.
Pourrais-je avoir une piste?



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