Exercices sur les interactions fondamentales (niveau Lycée)

Résumé du document

Les noyaux atomiques ne pourraient pas exister sans l'interaction forte car les charges positives du noyau se repousseraient entre elles et les particules (protons) s'éloigneraient les unes des autres.
Seules l'interaction forte permet leur cohésion et compense l'interaction électromagnétique.
L'interaction forte est une interaction attractive, très intense et de portée très faible (10-15 m). Il y a tout de même une limite. Lorsque le nombre de charges augmente, la répulsion électromagnétique fini par l'emporter : le tableau périodique des éléments naturels s'arrête ainsi à l'uranium.

(...) Le frottement de la baguette par la fourrure a permis un transfert d'électrons du verre vers la fourrure. Celle-ci se charge alors négativement et le verre lui se charge positivement. On parle d'électrisation par frottement.
En approchant la baguette de la boule de papier, on réalise une polarisation par influence. Les charges négatives de la boule, attirées par les charges positives, vont migrer vers le bâton de verre, et l'autre partie de la boule se retrouvera globalement positive. Seules les charges négatives sont mobiles, les charges positives sont fixes.
Au moment du contact, il y a électrisation par contact : des charges négatives passent de la boule de papier aluminium vers le bâton de verre. La boule devient globalement positive. Il y a alors un effet de répulsion entre la boule et le bâton. Pour décharger la boule on la touche (...)

Extraits

[...] ] Pourquoi les forces nucléaires sont-elles condamnées à n'opérer qu'au niveau microscopique, alors que les forces électromagnétique et gravitationnelle ont une portée limitée ? Et pourquoi observe-t-on tant de différences entre les intensités intrinsèques de ces quatre forces ? Pour vous faire une idée de cette différence, imaginez que vous teniez un électron dans chaque main et que vous essayiez de les rapprocher. Ces deux particules, identiques, sont chargées : elles s'attirent sous l'effet de la gravitation et se repousse sous l'effet de la force électromagnétique. Laquelle des deux forces l'emporte ? [...]

[...] La boule devient globalement positive. Il y a alors un effet de répulsion entre la boule et le bâton. Pour décharger la boule on la touche. Expérience 2 : On réalise la même expérience en prenant cette fois-ci un bâton de cuivre maintenu à l'aide d'un manche en verre. Observations : La boule de papier aluminium est attirée par la partie de la baguette frottée. Une fois qu'elle entre en contact avec la baguette elle est repoussée. Conclusion : Il semblerait que les charges négatives se soient réparties sur toute la surface métallique. [...]

[...] Par contre, l'interaction gravitationnelle augmente avec la masse. À l'échelle astronomique, c'est donc elle qui prédomine et qui assure la cohésion de la matière. Comparaison de l'interaction électrique et gravitationnelle Force gravitationnelle entre deux électrons : Force électrique entre deux électrons : Rapport de la force électrique sur la force gravitationnelle : ! Cette force électrique l'emporte très largement sur la force gravitationnelle Le texte indique que la force électromagnétique est un million de milliard de milliards de milliard de milliards de fois plus forte que l'attraction gravitationnelle. [...]

[...] Il est l'aîné des particules élémentaires parce que le premier découvert par les physiciens. C'était il y a 100 ans. Pourquoi dit-on qu'il est une particule élémentaire ? Pour une raison simple : on ne peut pas le couper en morceaux plus petits. [ ] En revanche, les deux particules qui forment le noyau de l'atome le proton et le neutron ne sont pas élémentaires : il y a quelques chose à l'intérieur. Chaque particule est caractérisée par sa charge électrique. Elle peut- être négative ou positive. [...]

[...] On n'a pas raison car normalement ces particules sont encore composées d'autres choses (quark). II) Interactions fondamentales Étude de texte : Les interactions fondamentales dans l'Univers Les quatre interactions : La force gravitationnelle La force électromagnétique La force nucléaire forte La force nucléaire faible La loi de Newton : force gravitationnelle Direction : la droite Sens : dirigé vers le corps attracteur Valeur : La loi de Coulomb : force électrique Deux charges ponctuelles A et B de charges respectives qA et qB , séparées par une distance exercent l'une sur l'autre une force attractive (ou répulsives selon les charges) et , de même direction, de sens opposé et de même valeur. [...]