TP 1 : CHIMIE

Exercice 9 page 32 a. La Terre et la Lune s'attirent mutuellement du fait de leurs masses
(interaction gravitationnelle)
b. F Terre/Lune = F Lune/Terre = G.MT.ML / d2 AN : F Terre/Lune = F Lune/Terre = 6,7.10-11.6,0.1024.7,4.1022 /
(3,8.105.103)2 = 2,1.1020 N c. La Lune est en chute libre sur la Terre avec un vecteur vitesse initial
ni nul, ni vertical. Sa valeur est suffisamment grande pour quelle ne
retombe jamais sur la Terre, et suffisamment petite pour qu'elle ne s'en
éloigne pas : la lune reste en orbite autour de la Terre.
Exercice 13 page 33
[pic] a. La distance minimale d min qui sépare les centres de deux nucléons est
la distance qui sépare le centre d'un proton de celui d'un neutron.
Cette distance est égale au diamètre moyen d'un nucléon. d min = 2,4.10-15 m b. F nucléon/nucléon = G.m2 / dmin2 AN : F nucléon/nucléon = 6,7.10-11.(1,7.10-27)2 / (2,4.10-15)2 = 3,4.10-35
N c. On commence par calculer la distance qui sépare le centre de deux
protons (voir schéma). On applique le théorème de Pytagore : d p/p = (d min2 + d min2)1/2 On applique ensuite la loi de Coulomb : F nucléon/nucléon = k.qp2 / d p/p2 = k.qp2 / (d min2 + d min2) = k.qp2 /
2.d min2 AN : F nucléon/nucléon =9,0.109.(1,6.10-19)2 / 2. (2,4.10-15)2 = 20 N d. On constate que l'intensité de la force gravitationnelle est
négligeable devant celle de la force électrique. Au sein du noyau, les
protons se repoussent entre eux puisqu'ils ont tous la même charge
(charge électrique élémentaire). La cohésion du noyau ne peut donc pas
s'expliquer grâce à la seule interaction électrique. C'est Heisenberg qui en 1930 a proposé l'existence d'une autre interaction
dite interaction forte qui lutte contre les répulsions électriques entre
protons et qui lie aussi les neutrons.
Exercice 19 page 34
a. r2 = 2.r1
Intensité de la force électrique exercée par la charge q placée en 0 (au
centre) sur les charges q' situées à la distance r2 du centre (aux points
A, B et C) : F q/q' = k.q.q' / (r2)2 = 1,0 mN Intensité de la force électrique exercée par la charge q placée en 0 (au
centre) sur les charges q' situées à la distance r1 du centre (aux points
D, E et F) : F q/q' = k.q.q' / (r1)2 = 4.k.q.q' / (r2)2 = 4,0 mN Les caractéristiques de chaque force sont : ( Point d'application : les points A, B, C ... F
( Direction : Les droites passant par O et chacun des points A, B, C,
...F
( Sens : q' = q. Deux charges de même signe se repoussent. Chaque
force est donc orientée de O vers le point considéré.
( Intensité : Les charges situées sur le cercle de rayon r1 subissent
une force de répulsion 4 fois plus intense que les charges situées sur le
cercle de centre r2. [pic] b. Les forces exercées par q sur chacune des charges q' placées en A, B,
C... F sont radiales. c. q' = - 2.q Intensité de la force électrique exercée par la charge q placée en 0 (au
centre) sur les charges q' situées à la distance r2 du centre (aux points
A, B et C) : F q/q' = k.q.q' / (r2)2 = 2.k.q2 / (r2)2 = 2,0 mN Intensité de la force électrique exercée par la charge q placée en 0 (au
centre) sur les charges q' situées à la distance r1 du centre (aux points
D, E et F) : F q/q' = k.q.q' / (r1)2 = 4.2.k.q2 / (r2)2 = 8,0 mN Les caractéristiques de chaque force sont : ( Point d'application : les points A, B, C ... F
( Direction : Les droites passant par O et chacun des points A, B, C,
...F
( Sens : q' = -2q. Deux charges de signes opposés s'attirent. Chaque
force est donc orientée vers le centre 0.
( Intensité : Les charges situées sur le cercle de rayon r1 subissent
une force de répulsion 4 fois plus intense que les charges situées sur le
cercle de centre r2. [pic]
Exercice 19 page 34 c . Tableau Excel |R (km) |1/R2 (m-2) |F (N) |
|6400 |2,44141E-14 |973,8 |
|6500 |2,36686E-14 |944,1 |
|6750 |2,19479E-14 |875,4 |
|7000 |2,04082E-14 |814,0 |
|7250 |1,9025E-14 |758,8 |
|7500 |1,77778E-14 |709,1 |
|7750 |1,66493E-14 |664,1 |
|8000 |1,5625E-14 |623,2 |
|8250 |1,46924E-14 |586,0 |
|8500 |1,38408E-14 |552,1 |
|8750 |1,30612E-14 |521,0 |
|9000 |1,23457E-14 |492,4 |
|9250 |1,16874E-14 |466,2 |
|9500 |1,10803E-14 |442,0 |
|9750 |1,05194E-14 |419,6 |
|10000 |1E-14 |398,9 |
|10250 |9,51814E-15 |379,6 |
|10500 |9,07029E-15 |361,8 |
|10750 |8,65333E-15 |345,2 | Premier graphique : F = f ( R ) : [pic]
Second graphique : F = f (1/R2) : [pic] d . Conclusion : L'intensité de la force gravitationnelle entre deux corps
n'est pas proportionnelle à la distance qui sépare ces deux corps mais
inversement proportionnelle à cette distance élevée au carré.