COMPRENDRE LOIS ET MODELES

Ch 7 : Cohésion de la matière

I) Activité documentaire 1) Les quatre interactions fondamentales sont: -L’interaction forte -L’interaction faible -L’interaction électromagnétique -l’interaction gravitationnelle 2) Les deux interactions qui interviennent à notre échelle sont l’interaction gravitationnelle et l’interaction électromagnétique, du fait de leur portée infinie. 3) Globalement la matière est électriquement neutre. De ce fait, les effets de l’interaction électromagnétique s’annulent à notre échelle. 4) La valeur de la force d’interaction gravitationnelle est inversement proportionnelle au carré de la distance. Elle diminue donc quand la distance augmente. « Elle est…de portée infinie » signifie que tous les objets de l’Univers sont en interaction gravitationnelle entre eux.

I) Activité documentaire Interaction Portée 5) Tableau Interaction Portée Echelle ou édifice majoritairement concerné Forte 10-15 m Noyau des atomes Electromagnétique infinie De l’atome à l’étoile Faible 10-17 m Noyaux d’atomes Gravitationnelle Etoiles,galaxies univers

II) La matière à différentes échelles Les édifices organisés dans l’univers sont de tailles très différentes. Leur ordre de grandeur (puissance de 10 la plus proche d’un nombre) vont varier de l’infini petit à l’infini grand : - Noyau: 10-15 m - Galaxie : 1021 m

III) Plus petits constituants de la matière Tout ce qui nous entoure est constitué de particules élémentaires : - protons, neutrons  nucléons - électrons Caractéristiques : e : charge élémentaire du plus petit objet chargé positivement, le proton et s’exprime en Coulomb (C). Toute charge électrique est un multiple de e.

IV) Interactions fondamentales 1°) L’électrisation Dans un solide, seuls les électrons peuvent se déplacer Par frottements ou par contact, ils peuvent être transférés d’un corps à un autre: l’électrisation. L’électrisation peut également se faire par déplacement interne des charges électriques

IV) Interactions fondamentales 2°) Loi de Coulomb Soient deux corps situés en A et B, et porteurs de deux charges qA et qB . Ils exercent l’un sur l’autre des forces d’interaction électrique, notées FA/B et FB/A telles que: FA/B = - FB/A Leur direction est celle de la droite (AB); Leur sens dépend des signes des charges qA et qB Leur valeur est donnée par la relation: |qA qB| FA/B = FB/A = k AB2 Dans le vide k = 9,0x109 SI (N.m2.C-2 )

IV) Interactions fondamentales 3°) Interaction électromagnétique et électrique L’interaction électromagnétique s’exerce entre des corps possédant une charge électrique, de nature électrique et magnétique. L’interaction électrique suit la loi de Coulomb. L’interaction électrique entre deux corps est de portée infinie. Elle est: - attractive lorsque les corps portent des charges de signe contraire. - répulsive lorsque les corps portent des charges de même signe.

IV) Interactions fondamentales 4°) Interaction gravitationnelle Loi de l’attraction gravitationnelle de Newton: Deux corps ponctuels A et B, de masses mA et mB, séparés par la distance d, exercent l’un sur l’autre des forces d’attraction gravitationnelle FA/B et FB/A, dont les caractéristiques sont les suivantes: -direction: celle de la droite (AB); -sens: vers le centre attracteur: A pour FA/B et B pour FB/A . -Valeur: mA mB FA/B = FB/A = G d2 F en newton (N) mA et mB en kilogramme (kg) d en mètre (m) G: constante de gravitation universelle G = 6,67x10-11 N.m2.kg-2

IV) Interactions fondamentales 5°) Interactions fortes et faibles Interaction forte: attractive, très intense, portée très faible(10-15m) Elle assure la cohésion du noyau en compensant la répulsion électrique. Interaction faible: valeur très faible ( un million de fois plus faible que celle de l’interaction forte entre deux nucléons) Portée très faible (10-18m)

IV) Interactions fondamentales 6°) Domaines de prédominances des interactions a) A l’échelle astronomique Seuls les interactions à portée infinie prédominent. Or la matière dans l’Univers est globalement neutre et l’interaction électromagnétique ne joue aucun rôle. L’interaction gravitationnelle prédomine b) De l’échelle humaine à l’échelle atomique Les objets nous entourant à cette échelle étant de masse trop faible, l’interaction gravitationnelle ne joue aucun rôle. L’interaction électromagnétique prédomine c) A l’échelle du noyau L’interaction forte est beaucoup plus grande que l’interaction électromagnétique Les interactions fortes et faibles prédominent