Interactions fondamentales

I- Constitution des édifices de l'univers

1) Les particules élémentaires

REMARQUE: les nucléons (protons+neutron) ont une masse de l'ordre de grandeur de 10^-27

REMARQUE: "C" = Coulomb

2) Atome, ions et molécules

Un atome est constitué de:

-Un noyaux (10^-15m)

-Un nuage électronique (10^-10m)

X: élément chimique

A: masse de l'élément chimique (nombre de nucléon)

Z: numéro atomique: nombre de charge (nombre de proton)

Nombre de neutron: A-Z

REMARQUE:

- Un nuage électronique chargé négativement compte autant d'électrons que de protons dans l'atome

- Un ion monoatomique d'un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons est constitué de protons, neutrons, électrons

- Une molécule est constituée de protons, neutron électrons

Dissolution de composé ionique

II Charge électrique des édifices de l'univers

1) l'électrisation

- Les électrons sont parmi les seuls particules élémentaires qui peuvent être arraché, apporté à la matière, ou être déplacé dans la matière

- Électriser un objet signifie apporter ou arracher un électron à cet objet

- On peut le faire par frottement, par contact ou par influence (déplacement interne des charges électriques)

2) Charge élémentaire

- Charge du plus petit objet chargé positivement, généralement, le proton

- Charge élémentaire notée: e avec = 1,60 x 10^-19C

- Un objet contient toujours un nombre entier de proton (charge e) et d'électron (charge e-)

Toute charge électrique notée q est multiple de e, on a q = n x e avec n: entier

III Interactions fondamentales

1) Interaction gravitationnelle

-Interaction gravitationnelle de deux corps A et B, de masse m_a et m_b de distance d.

-On obtient 2 forces: F_A/B et F_B/A

Caractéristiques de ces 2 forces:

Direction: droite (AB)

Sens: Vers le centre de l'objet attiré (centre de B pour F_A/B)

Norme: F_A/B = F_{B/A =} $ G \; ✕ \; {m_a \; ✕ \; m_b}/{d^2}$

m: masse en kg, d: distance en mètre, F: force en Newton

G: constante de gravitation universelle: 6,67 x10^-11 N.m².kg^-2

L'interaction gravitationnelle est toujours attractive et a une portée infinie

Cette loi s'applique à tout corps dont la masse est répartie sphériquement

2) Interaction électromagnétique

L'interaction électromagnétique s'applique sur les corps possédant une charge électrique

REMARQUE: lorsque les charges sont immobiles, on parle d'interaction électrostatique

Loi de Coulomb:

-Interaction électrique entre deux corps A et B, de charge q_a et q_b de distance d.

-On obtient 2 forces: F_A/B et F_B/A

Caractéristiques de ces 2 forces:

Direction: droite (AB)

Sens: Vers le dépend du signe des charges

Norme: F_A/B = F_B/A = $ k \; ✕ \; {q_a \; ✕ \; q_b}/{r^2}$

q: charge en Coulomb (C), d: distance en mètre, F: force en Newton

k: constante de Coulomb: 9,0 x10⁹ N.m².C^-2

-L'interaction électrique entre 2 corps est:

De portée infinie

attractive pour tous les corps de charge contraire

répulsive pour tout corps de charge de même signe

3) Domaine de prédominance

-A l'échelle atomique, l'interaction prédominante est l'interaction électrique

-L'interaction gravitationnelle est prédominante pour des corps céleste de plus de 100km de rayon

4) Interaction forte

-Les protons d'un même noyaux se repoussent à cause de leurs charges électriques

-L'interaction forte assure la cohésion du noyau

- Portée: 2.10^-15 (à ne prendre en compte que dans les noyaux

-L'interaction forte dépend du rapport entre le nombre de proton et de neutrons

5) interaction faible

-Plus faible que l'interaction forte

-Portée: 10^-17m ( à ne prendre en compte que dans le noyaux)

-C'est une des manifestations de la radioactivité β^-

Ces interactions agissent sur la Géométrie des molécules

Elles sont responsables de La cohésion de la matière

IV Domaine de prédominance

1)A l'échelle astronomique

-Interactions gravitationnelle (portée infinie + corps électriquement neutre)

2) À l'échelle humaine et atomique

-Interaction électromagnétique

3) À l'échelle nucléaire

-Interaction forte et faible

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