Une particule de masse m ayant une charge -q négative se déplace dans un condensateur plan, parallèlement à un axe normal à ses deux armatures. L'armature de gauche est portée au potentiel V(o) = 0 et l'armature de droite, distante de L de la précédente armature est portée au potentiel V(L)= V
A l'instant initial t = 0 la particule est en x=0 avec une vitesse nulle.
1) Exprimer la force électrique F s'exerçant sur la particule en fonction de q , V et L.
F = qV/L
2) Ecrire la relation fondamentale de la dynamique
F = ma
3) Exprimer la valeur de la vitesse acquise lorsque la particule atteint la position x = L
a( qv/mL ; 0) v ( qvt/mL ; 0) OM ( qvt²/2mL ; 0 )
D'ou a x = L on a t = racine de (2mL²/qv)
d'ou v = racine de (2qv/m)
4) Quel est le travail de la force électrique le long de ce parcours.
W = l'intégrale de f.dr
W = l'intégrale de f. v .dt
W = l'intégrale de (qv)/l * racine de (2qv/m).t
W = (qv)/l * racine de (2qv/m)* l'intégrale de 1.dt
W = (qv)/l * racine de (2qv/m) * [t] entre L et 0
W = qv * racine de (2qv/m).
Mes réponses sont-elles correctes ?
Merci pour votre aide !
Edit Coll : niveau modifié
Attention qu'en cours de calcul tu utilised le v en lettre minuscule aussi bien pour la vitesse que pour le potentiel .
3)
qV/L = m.a
a = qV/(mL)
L = at²/2
L = qV/(2mL).t²
t² = 2mL²/(qV)
t = L * racine(2m/(qV))
v = at
v = qV/(mL) * L * racine(2m/(qV))
v = racine(2qV/m)
Avec v en minuscule le vitesse de la particule en position x=L et V en majuscule le potentiel de l'armature de droite.
Axe des déplacements choisi positif de gauche à droite.
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4)
W = S(de0àL) F dx = S(de0àL) qV/L dx = qV
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Sauf distraction.
D'accord merci pour ta réponse !
Pour la question 2) je viens de voir mon cours où il y a écrit que la force électrique = (1/4pi(Eo))* ( q1q2/(r(1,2))²) avec Eo = 8.854.10^-12
Je me suis trompé ou non ?
Pour la question 4), pourquoi on ne prend pas en compte la vitesse à x = L ?
F = (1/4pi(Eo))* ( q1q2/(r(1,2))²) est la force électrostatique entre 2 particules l'une portant une charge q1 et l'autre portant une charge q2, les 2 particules étant distantes de r(1,2)
Ici, ici s'agit de la force exercée sur une particule chargée (charge q) placée dans un champ électrique E
on a
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Et le travail d'une force F le long d'un parcours C est avec
un déplacement élementaire le long du parcours C.
... ceci ne concerne pas la vitesse.
On peut parfois introduire, dans ce calcul, la vitesse en considérant que
Mais évidemment, il faut éviter la grosse erreur d'intégrer avec la variable t (temps) en utilisant des bornes de distances pour l'intégrale !!!
Et dans le cas présent, l'intégrale est évidente.
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On a donc W = l'intégrale de F.v.dt où v correspond à la vitesse instantanée ?
Quand tu dis qu'il ne faut pas intégrer avec la variable t en utilisant des bornes de distances pour l'intégrale, on fait comment alors ?
On a W = (qv)/l * [t] entre L et 0
W = qvl/l
W = qv
Est ce correct ?
Comment on fait ?
Et bien comme ce que je l'ai présenté dans mon message précédent, on n'a aucun besoin de passer par la vitesse dans le cas de l'exercice.
... Et on trouve W = qV comme je l'ai montré.
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Si on veut, à tout prix passer par la vitesse (ce qui devrait être sanctionné par le prof pour détour strictement inutile) :
W = S(de 0 à T) F.v.dt et on sait que v = a.t avec a = qV/(mL) (voir mon premier message).
avec T l'instant d'arrivée de la charge sur la plaque de droite.
Donc, comme montré dans mon 1er message : T = L * racine(2m/(qV))
On a donc W = S(de 0 à T) F.v.dt = S(de 0 à T) F.a.t.dt
W = S(de 0 à T) qV/L * qV/(mL) * t dt
W = q²V²/(2mL²) . [t²](de 0 à T)
W = q²V²/(2mL²) * T²
W = q²V²/(2mL²) (L * racine(2m/(qV)))²
W = q²V²/(2mL²) (L² * (2m/(qV))
W = qV (ATTENTION, V est la différence de potentiel entre les 2 plaques ... et pas la vitesse).
Inutile de dire que celui qui passe par ce chemin montre qu'il ne comprend pas ce qu'il fait, puisqu'on arrive à la solution directement par :
W = S(de0àL) F dx = S(de0àL) qV/L dx = qV
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Attention, car écrire ... [t](entre L et 0) est extrêmement faux.
On ne peut pas donner à un temps des mesures de longueurs ... et c'est pourtant ce que tu fais en écrivant ... [t](entre L et 0)
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