Exercice 1 sur 8
CalculDeux petites sphères portent chacune une charge de 1,0 μC et sont distantes de 10 cm. Calcule la valeur de la force électrostatique, en N (k = 9,0 × 109 N·m2·C−2).
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Exercices : interactions fondamentales et notion de champ
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Interactions fondamentales et notion de champ — S’entraîner
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Prénom : ……………………………Date : ……………………Score : ……… / 8
Exercice 1
Deux petites sphères portent chacune une charge de 1,0 μC et sont distantes de 10 cm. Calcule la valeur de la force électrostatique, en N (k = 9,0 × 109 N·m2·C−2).
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… N
Exercice 2 — Coche la bonne réponse.
Si la distance entre deux corps est multipliée par 3, la force gravitationnelle qu’ils exercent l’un sur l’autre est…
- multipliée par 3
- divisée par 3
- divisée par 9
- inchangée
Exercice 3
Calcule la force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune. Données : MT = 5,97 × 1024 kg ; ML = 7,35 × 1022 kg ; d = 3,84 × 108 m ; G = 6,67 × 10−11 N·m2·kg−2. Donne la réponse sous la forme a × 1020 N : saisis a.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… × 10²⁰ N
Exercice 4
Les armatures d’un condensateur plan sont distantes de 4,0 cm et soumises à une tension de 200 V. Quelle est la valeur du champ électrostatique entre elles, en V·m−1 ?
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… V·m⁻¹
Exercice 5 — Coche « Vrai » ou « Faux ».
Deux charges électriques de même signe s’attirent.
VraiFaux
Exercice 6
À la surface de la Terre, le champ de gravitation vaut 9,8 N·kg−1. Que vaut-il à une altitude égale au rayon terrestre (donc à la distance 2RT du centre) ? Réponse en N·kg−1.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… N·kg⁻¹
Exercice 7 — Coche la bonne réponse.
Comment sont orientées les lignes du champ de gravitation créé par la Terre ?
- Radialement, vers le centre de la Terre
- Radialement, vers l’extérieur
- Parallèlement à la surface
- Du pôle Nord vers le pôle Sud
Exercice 8
Dans l’atome d’hydrogène, compare la force électrostatique et la force gravitationnelle entre le proton et l’électron (d = 5,3 × 10−11 m ; mp = 1,67 × 10−27 kg ; me = 9,11 × 10−31 kg ; e = 1,60 × 10−19 C ; k = 9,0 × 109 ; G = 6,67 × 10−11 SI). Conclus.
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Interactions fondamentales et notion de champ — S’entraîner
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Exercice 1
Réponse : 0,9 N
On applique la loi de Coulomb avec les unités SI.
- q = 1,0 × 10−6 C ; d = 0,10 m
- F = 9,0 × 109 ×
- F = 9,0 × 109 × 1,0 × 10−10 = 0,90 N
Exercice 2
Réponse : divisée par 9
La force est proportionnelle à : avec 3d, on obtient = . La force est divisée par 9.
Exercice 3
Réponse : 1,98 × 10²⁰ N
On applique la loi de la gravitation universelle.
- F = 6,67 × 10−11 ×
- F ≈
- F ≈ 1,98 × 1020 N
Exercice 4
Réponse : 5000 V·m⁻¹
Entre les armatures, E = , avec d en mètres.
- d = 4,0 × 10−2 m
- E = = 5,0 × 103 V·m−1
Exercice 5
Réponse : Faux
Des charges de même signe se repoussent ; des charges de signes contraires s’attirent.
Exercice 6
Réponse : 2,45 N·kg⁻¹
Le champ varie en : la distance au centre double, le champ est divisé par 4.
- g(2RT) =
- g = ≈ 2,45 N·kg−1
Exercice 7
Réponse : Radialement, vers le centre de la Terre
Le champ de gravitation a le sens de la force subie par une masse : il est attractif, donc dirigé vers le centre de l’astre.
Exercice 8
Exemple de réponse : Fél = k × = 9,0 × 109 × ≈ 8,2 × 10−8 N.
Fgrav = G × = 6,67 × 10−11 × ≈ 3,6 × 10−47 N.
Le rapport Fél/Fgrav est d’environ 2 × 1039 : à l’échelle atomique, l’interaction gravitationnelle est totalement négligeable.Le rapport ne dépend pas de la distance, car les deux forces varient en .
- Fél ≈ 8 × 10−8 N.
- Fgrav ≈ 4 × 10−47 N.
- Conclusion sur la prépondérance de l’interaction électrostatique.
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Exercice 2 sur 8
QCMSi la distance entre deux corps est multipliée par 3, la force gravitationnelle qu’ils exercent l’un sur l’autre est…
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 3 sur 8
CalculCalcule la force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune. Données : MT = 5,97 × 1024 kg ; ML = 7,35 × 1022 kg ; d = 3,84 × 108 m ; G = 6,67 × 10−11 N·m2·kg−2. Donne la réponse sous la forme a × 1020 N : saisis a.
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 4 sur 8
CalculLes armatures d’un condensateur plan sont distantes de 4,0 cm et soumises à une tension de 200 V. Quelle est la valeur du champ électrostatique entre elles, en V·m−1 ?
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 5 sur 8
Vrai ou fauxDeux charges électriques de même signe s’attirent.
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 6 sur 8
CalculÀ la surface de la Terre, le champ de gravitation vaut 9,8 N·kg−1. Que vaut-il à une altitude égale au rayon terrestre (donc à la distance 2RT du centre) ? Réponse en N·kg−1.
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 7 sur 8
QCMComment sont orientées les lignes du champ de gravitation créé par la Terre ?
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 8 sur 8
Question ouverteDans l’atome d’hydrogène, compare la force électrostatique et la force gravitationnelle entre le proton et l’électron (d = 5,3 × 10−11 m ; mp = 1,67 × 10−27 kg ; me = 9,11 × 10−31 kg ; e = 1,60 × 10−19 C ; k = 9,0 × 109 ; G = 6,67 × 10−11 SI). Conclus.
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