Partie I : les interactions fondamentales








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PARTIE I : LES INTERACTIONS FONDAMENTALES

  1. LES PARTICULES ELEMENTAIRES

I.1. Caractéristiques

A l’échelle astronomique, humaine ou microscopique toute matière vivante ou inerte peut être considérée comme constituée à partir de 3 particules appelées particules élémentaires : ________________, ___________________ et _____________________.

Particule


Symbole


Charge électrique

en coulombs ( C )

Masse en kilogrammes ( kg )

électron

e-

q( e - ) = -e = - 1,6 . 10 -19

m (e ) = 9,109. 10-31

proton

p

q ( p ) = + e = + 1,6 . 10 -19

m ( p ) = 1,673 . 10-27

neutron

n

q ( n ) = 0

m ( n ) = 1 ,675 . 10-27

On retiendra que :

e est appelée charge électrique _______________e = 1,6 . 10 –19 C, c’est en valeur absolu, la plus petite charge électrique connue.

Toute charge électrique dans l’univers est un ___________________ de e.

I.2. L’atome et le noyau

Le noyau d’un atome est environ ________________ fois plus petit que l’atome lui-même.

  1. L’INTERACTION GRAVITATIONNELLE

Deux corps ponctuels ou à répartition sphérique de masse*, de masses mA et mB dont les centres respectifs A et B sont distants de d, exercent l’un sur l’autre des forces attractives de même valeur F

.* Un corps à répartition sphérique de masse est un corps sphérique dont la masse est répartie régulièrement autour de son centre. Les corps célestes ( étoiles, planètes, satellites) peuvent êtres considérés en première approximation comme des corps à répartition sphérique de masse.



Exercice 1

Calculer la valeur F des forces d’attraction gravitationnelle qui s’exercent entre la Terre et la Lune.

Données :

  • Masse de la Terre : MT = 5,97 x 1024 kg

  • Masse de la Lune : ML = 7,35 x 1022kg

  • Distance moyenne Terre-Lune : dT-L=3,84 x 108m



  1. L’INTERACTION ELECTRIQUE

III.1. Phénomènes d’électrisation

III.1.1 Electrisation par frottement

Par _______________ on peut faire passer des électrons d’un corps à un autre.

III.1.2 Electrisation par contact



III-2) Conducteurs et isolants

Ce sont les porteurs de charges électriques qui assurent la conduction de __________________ :

  • Dans les conducteurs métalliques ce sont des ________________ (chargés _________________) qui peuvent se déplacer librement.

  • Dans les solutions conductrices (électrolytes) ce sont les ___________ et les ___________ qui se déplacent.

Au contraire les isolants ne _____________________aux électrons de circuler librement.

N.B. Dans un isolant les déplacements de charges sont limités à la taille atomique ( ou moléculaire)

III-3) Loi de Coulomb

La valeur F des forces d’interactions électriques entre deux charges électriques ponctuelles A et B de charges respectives qA et qB et déparées par une distance d, est donnée par la relation :

Cas n°1 : cas de charges de même signe ( qA.qB>0)

REPULSION

Cas n°2 : cas de charges de signes contraires ( qA.qB<0)

ATTRACTION



Exercice 2 : n°10 page 23

  1. L’INTERACTION FORTE

Au sein d’un tout petit volume, le noyau de l’atome, il existe des forces de répulsion électriques considérables entre les ________________ chargés positivement. La cohésion du noyau ne peut donc être assurée que par des forces ____________________ agissant à très courte distance et ____________________ aux forces répulsives : on parle d’interaction forte.

N.B. Lorsque le nombre de protons augmente ( Z > 92) l’interaction électrostatique prend le dessus sur l’interaction forte, le noyau devient alors instable  radioactivité.

  1. LA COHESION DE LA MATIERE

V.1. A l’échelle astronomique

Voir§1 page 30

L’interaction ________________ assure la cohésion de la matière à l’échelle de l’Univers.

V.2. A l’échelle du noyau

L’interaction __________ assure la cohésion de la matière à l’échelle du noyau.

V.3. A l’échelle atomique et humaine

Voir §2 page 31 + doc

L’interaction _______________________ est responsable de la cohésion de la matière ( y compris la matière vivante) à l’échelle atomique et humaine.

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