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Forces : Pendules électrostatiques
Bonsoir, j'ai un exercice de physique sur les forces à faire et j'ai quelques petits problèmes de compréhension de l'énoncé donc si vous pouviez m'aider, je vous en serais reconnaissant...
Voici l'énoncé :
Pendules électrostatiques
Deux petites sphères, de masse =0,30g, sont accrochées chacune à l'extrémité inférieure d'un fil de longueur
=20cm dont l'extrémité supérieure est accrochée à un point fixe
.
Elles portent la même charge et, à l'équilibre, les fils font entre eux un angle 
=8,0°.
Donnée : k=9.109S.I.
Voici un dessin que j'ai essayé de faire
(l'énoncé n'en comporte pas à la base, j'ai juste dessiné ce que j'imagine par rapport aux données de l'énoncé)
a)Faire le bilan des forces qui s'exercent sur une sphère.
J'ai répondu que les 2 forces qui s'exercent sur une sphère sont la tension du fil (je citerai les caractéristiques connues) et le poids (je cite aussi les caractéristiques).
b)Ecrire la condition d'équilibre pour une sphère supposée ponctuelle.
J'ai dit que selon le principe d'inertie, la condition d'équilibre pour une sphère est que les forces s'exerçant sur elle se compensent.
c)En déduire la valeur de la force de Coulomb qui s'exerce sur une sphère.
J'utilise la Loi de Coulomb donc F=k|q||q'|/d²
Avec :
-F la force de Coulomb en Newton (N)
-k la constante de la force de Coulomb en N.m2.C-2
-|q| et |q'| en Coulomb (C)
-d la distance en m
Ici, on sait que :
-k=9.109N.m2.C-2
-q = q' donc |q|=|q'|=+e=1,6.10-19C
-la distance d équivaut à =20cm=2.0.10-1m
Ainsi : F=1.2.10-27N
Donc la valeur de la force de Coulomb qui s'exerce sur une sphère est de 1.2.10-27N
d)Calculer la valeur de la charge portée par une sphère.
Alors à moins que je me sois trompé dans la question c), cette valeur devrait être égale soit à e soit à -e...Sinon je ne vois pas...
e)L'angle varie-t-il linéairement avec la charge électrique portée par les sphères ?
Cette fois j'ai dû mal comprendre la question...Et je n'ai donc pas su y répondre
Voilà, c'est tout pour cet exercice
Merci à tous ceux qui pourront me venir en aide 
Sinon bon appétit et bonne soirée à tous 
édit Océane : image placée sur le serveur de l'
, merci d'en faire autant la prochaine fois
Bonjour,
Question a) : tu as oublié les forces qui sont le sujet principal de cet exercice !
Question b) : oui
Question c) : non
Il est impossible que les boules soient chargées par des charges si petites.
Tu dois partir de la question a et, par le calcul vectoriel, déterminer les forces électrostatiques (forces de Coulomb). Quand tu les connaîtras tu pourras en déduire la charge par la loi de Coulomb (ce qui est la question d)
Question e : je pense que la comprendras quand tu auras saisi l'esprit de l'exercice. Pour cela il te faut reprendre à la question a
C'est grâce à l'angle de 8° (ça ne t'étonne pas de ne pas en avoir eu besoin ?) que tu connais les forces. Et c'est quand tu connais les forces que tu peux en déduire les charges. D'où la relation entre l'angle et les charges.
Et donc pour le a), cette troisième force, la force électrostatique, aura la valeur que je lui ai donné en c) ? Mais je ne comprends pas comment je peux déterminer les forces électrostatiques par un calcul vectoriel...
Non la force électostatique n'aura sûrement pas la valeur que tu as calculée
Question a : bilan des forces
La somme vectorielle des trois forces pour une sphère est nulle.
Tu connais la valeur numérique d'une force : le poids
Tu en déduis la composante verticale de la tension du fil (puisqu'elle est opposée au poids)
et par l'angle tu en déduis la composante horizontale de la tension du fil, égale et opposée à la force électrostatique ; d'où celle-ci
Tu utiliseras cette valeur à la question c pour calculer les charges par la loi de Coulomb, connaissant la force.
D'accord ?
Oui, je comprends mieux, merci beaucoup pour ton aide !
Bonne soirée
Merci encore, on nous a rendu notre devoir et seule la dernière question n'était pas acquise, mais j'ai tenté l'exercice par des projections sur Ox et Oy et ça a fonctionné !
Sylvain
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