Bonjour j'ai besoin de votre aide en physique-chimie sur les mouvements svp. Je vous remercie par avance :)
Exercice 2 :
Lorsque R. Millikan entreprend ses travaux sur la mesure de la charge électrique de l’électron, l’existence de cette particule est bien établie et le rapport de sa charge par sa masse correctement estimée par le physicien J.J Thomson en 1897.
Cet exercice propose une version simplifiée de l’expérience ayant permis à Millikan de mesurer la charge élémentaire.
Principe de l’expérience :
Millikan s’intéresse à la chute dans l’air de petites gouttes d’huile chargées négativement. Elles sont alors soumises à leur poids, les forces de frottements étant considérées comme négligeables. Il souhaite créer une force de valeur réglable qui viendrait compenser les effets du poids des gouttes et les maintenir en mouvement rectiligne uniforme. C’est pourquoi, il imagine soumettre ses gouttes à l’action d’un
champ électrique uniforme réglable.
La figure (voir image) représente schématiquement le dispositif de Millikan et une goutte d’huile immobilisée après avoir parcouru la trajectoire tracée en pointillés.
1°) Compléter cette figure en représentant le poids P et la force électrostatique Fel qu'elle subit lorsqu'elle est immobile dans le condensateur de Millikan.
2°) On rappelle que les vecteurs Fel et E sont opposés. En déduire le sens du champ électrostatique E qui règne dans le condensateur, puis la polarité du générateur. Compléter la figure avec ces informations.
On suppose, pour simplifier le problème, que Millikan a utilisé un dispositif lui permettant de pulvériser des gouttes d’huile ayant toutes une masse identique de valeur : = 2,1 × 10^-14 kg. Toutes les gouttes étaient chargées négativement mais leur charge électrique pouvait varier. Millikan a alors mesuré la tension électrique nécessaire pour immobiliser chaque goutte d'huile.
Voici les résultats (voir image tableau)
3°) Rappeler la relation entre la valeur du champ électrique E à l'intérieur du condensateur, la tension U aux bornes du générateur et la distance d.
4°) Lorsque la bille est à l'équilibre, écrire la relation entre les valeurs P et Fel des deux forces qui s'exercent sur elle. Pour ce faire, vous citerez la loi utilisée ici.
5°) En déduire l'expression suivante de la charge électrique portée par chaque goutte.
q = - ( mgd / U )
Exercice 3 :
Partons à nouveau en montagne et essayons de comprendre ce que Mme Burchi faisait en plein milieu des pistes. En réalité, elle venait de terminer sa séances de biathlon mais ne s’était pas remise de son très mauvais score au tire à la carabine. Nous allons tenter d’expliquer les raisons de ce faible score.
Nous représentons ci-dessous la trajectoire de la balle, dans un repère orthonormé ( O, x, y ) ( voir image de la carabine)
A l’instant initial, la balle se trouve à l’origine de l’axe et animée d’une vitesse v0 telle que représentée sur le schéma. Soit G le centre de la balle.
1°) Donner le vecteur position OG à l'instant initial ( x (t=0) )
( y (t=0) )
2°) Donner le vecteur vitesse v0 à l'instant initial ( vx0 )
( vy0 )
3°) Faire le bilan de l'ensemble des forces présentes ici.
4°) Exploiter la 2ème loi de Newton pour déterminer l'expression des coordonnées ax et ay de l'accélération de la balle dans les deux axes considérés.
5°) En déduire l'expression de vx (t) et vy (t) ( coordonnées des vitesses suivant x et suivant y ) et montrer que le résultat est le suivant :
v(t) ( vx (t) = v0 )
( vy (t) = -gt )
6°) Enfin, montrer que les positions x(t) et y(t) peuvent se mettre sous la forme :
( x (t) = v0 * t )
( y (t) = -1/2 gt² )
7°) Application au cas étudié : Mme Burchi vise une cible située à 120 mètres. Combien de temps la balle met elle pour parcourir cette distance ? La vitesse initiale de la balle est de 250 m/s.
8°) Pour le temps trouvé à la question précédente, quelle position en y occupe la balle ? Pourquoi il n’est pas possible de toucher la cible si on l’aligne simplement avec le canon ? Qu’aurait dû faire Mme Burchi ?
