DADAMA69
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Bonjour, je bloque sur cette exercice.Si quelqu'un pourrait m'aider


Merci d'avance pour votre aide



Exercice 1 :

Le noyau de l'atome d'hélium 3 comporte deux protons et un neutron. On suppose que les centres des
nucléons sont tous dans le même plan et que les nucléons sont jointifs. On admet que les 2 protons sont
séparés par une distance d = 2,4 ∙ 10−15m.
1. Donner l'expression, puis calculer la valeur de la force d'interaction gravitationnelle Fg s'exerçant entre ces deux protons. Cette interaction est-elle attractive ou répulsive?

2. Donner l'expression, puis calculer la valeur de la force électrostatique Fe entre ces deux protons. Cette
interaction est-elle attractive ou répulsive ?

3. Calculer le rapport entre les valeurs des forces calculées et discuter ce résultat.

4. Pourquoi les deux interactions gravitationnelle et électrostatique ne permettent-elles pas d'expliquer la
cohésion du noyau d'hélium ? Comment expliquer alors la cohésion de l'atome d'hélium ?
Données : qp = 1,6 ∙ 10−19C
mp = 1,67 ∙ 10−27kg
k = 9,00 ∙ 109S. I.
G = 6,67 ∙ 10−11S.I.

Sagot :

Réponse :

Explications :

Bonjour,

1.

L'expression de la force de gravité est:

F = G * (m * m') / d² avec m = m' , la masse du proton

Fg = 6.67*10⁻¹¹ *( 1.67*10⁻²⁷)² / (2.4*10⁻¹⁵)² = 3.23 * 10⁻³⁵ N (Fg = force de gravité)

2.

L'expression de la force électrostatique est:

F = k * (q * q') / d² avec q = q' , la charge du proton

Fe = 9 * 10⁹ *(1.6*10⁻¹⁹)² / (2.4*10⁻¹⁵)² = 40 N (Fe = force électrostatique

Cette force est répulsive (charge électrique de même signe)

3.

Fe / Fg = 40/ 3.23*10⁻³⁵ = 1.24*10³⁴

La force de répulsion électrostatique est énorme comparée à la force de gravité , elle est environ 10³⁴ fois plus importante que la force de gravité pour une même distance d'interaction. La masse est faible par rapport à la charge (il suffit simplement de regarder la valeur des exposants: 10⁻²⁷ pour 10⁻¹⁹ soit 10⁸ en faisant ce simple rapport)

4.

En faisant le rapport des 2 forces dont l'une est répulsive (Fe), on ne peut pas expliquer la formation du noyau d'hélium puisque cette dernière est de 1.24*10³⁴ fois supérieure à la gravité. Il existe donc une autre force dite nucléaire qui doit être nettement supérieure à la force Fe et qui doit être attractive. En étant attractive, elle permet la formation des noyaux de tous les éléments chimiques (sauf les éléments radioactifs qui eux sont instables et qui en se décomposant, forment des noyaux stables).

Rem.: vérifie bien les valeurs obtenues dans les calculs effectués.