Physique 203-NYB-05

CHAPITRE 1

En général, les réponses aux révisions sont plutôt faciles et se trouvent directement dans le texte du manuel du cours. Nous indiquerons où les retrouver.

Les réponses aux questions sont plus élaborées, plus subtiles et demandent une bonne compréhension des principes exposés dans le chapitre. Pour ne pas vous enlever une partie du plaisir à chercher, nous vous fournirons, le plus souvent, que des pistes aux réponses des questions.

Pistes aux révisions du chapitre 1

2- Lire la section 1.1 du manuel (p.2 à 4)

4- Lire le premier paragraphe de la page 6 du manuel (celui juste avant la section 1.3). Vous y apprendrez que tout est affaire d'électrons. Un objet négatif a un surplus d'électrons; un objet positif s'est fait arracher des électrons.

6.- Dernier paragraphe de la page 5.

8- Analysez la figure 1.8 à la page 7.

10 et 11- Il faut lire et résumer la page 8 de la section 1.5.

Pistes aux Questions du chapitre 1

5- réponses directes:
a) si attraction, signe contraire (ici charge négative) ou neutre (une espèce de polarisation des charges est toujours possible)
b) répulsion, une seule possibilité charges du même signe (ici positive).

9- La question se ramème à celle-ci: Un objet globalement neutre peut-il être soumis à une force électrique?

Oui si la polarisation des charges est possible. Est-ce le cas ici? Oui. Donc, les deux objets sont soumis à une force. Faites un beau dessin illustrant la polarisation des charges sur la grosse sphère métallique. On voit alors que les forces résultantes sur chaque objet ne sont pas nulles. Autre indice: pensez à la troisième loi de Newton...

7- La démo a été réalisée en classe. Pensez-y. Après contact, la boule était repoussée par la grosse sphère du VDG.

14- Lorsque l'on désire faire une démo díélectrostatique préfère-t-on voir les charges demeurer en place sur nos objets ou bien voir fuir les charges? L'air conduit-il (peut-il faire fuir les charges)? Conduit-il mieux par temps sec ou par temps humide? (justifiez votre réponse).

Quelle est la principale différence quant à la composition entre de l'air sec et de l'air humide? Les molécules d'eau dans l'air humide sont plus présentes. Or, ces molécules polaires sont attirées par les objets chargés. Elles rentrent en contact avec eux et ainsi peuvent les décharger. À ce moment, les molécules s'ionisent du même signe que l'objet. Elles sont repoussées laissant la place à de nouvelles molécules d'eau non ionisées.

15- En frottant le disque on risque de le charger. Le disque chargé pourrait alors attirer de nombreuses poussières! En bout de ligne, il y aurait plus de poussières après, qu'avant! De plus, il est possible que les charges placées sur le disque puissent se mêler au système électronique qui lit le disque...Ça pourrait bousiller le signal électrique, faire de la statique, etc.

16- La chaîne est-elle conductrice ou isolante? Est-ce important? Pensez décharges électriques. Réponse directe: le fil empêche une trop grande accumulation de charges. Quels pourraient être les dangers? Boum!

2- L’intensité de la force électrique est beaucoup plus grande que celle de la force de gravité, cependant la force électrique a deux types de charges (+ et -), alors que toutes les charges gravitationnelles sont du même signe (la masse est toujours une quantité positive). On peut donc observer dans la nature des objets composés de plusieurs charges électriques mais qui sont globalement neutres. Ceci n’est pas possible avec la charge gravitationnelle: la masse s’accumule toujours, cette «charge» étant toujours et seulement positive.
Les gros objets comme la Terre, le Soleil et les autres astres sont à peu près neutres électriquement, cependant leurs «charges» gravitationnellles (leurs masses) sont énormes. Donc, dans plusieurs phénomènes astronomiques, mais pas dans tous, la gravité devient la force la plus importante. Exemple le Soleil attire gravitationnellement la Terre (m_terre = 6x10²⁴ kg, m_soleil= 2 x10³⁰ kg (mais pas électriquement car q_terre et q_soleil environ 0). La loi de Coulomb donne environ 0, mais l’attraction grave de Newton est grande.


8- Pour chaque situation, demandez-vous si la somme des forces exercées sur la charge q est égale à zéro. Si oui c'est peut être en équilibre.

Cherchez les conditions de stabilité de l'équilibre: il faut vérifier qu'un petit débalancement dans la position initiale de la charge q ( par exemple si la charge q se trouve par hasard plus proche de la charge Q de gauche et par le fait même se trouve plus loin de la charge Q de droite) n'aura pas pour conséquence d'éloigner encore plus la charge q de sa position d'équilibre. Autrement dit, le système sera en équilibre stable si un petit débalancement ne fera que faire osciller la charge q autour de la position centrale. Dessinez ce que je viens d'écrire.

Indice: Pensez par analogie à un système masse-ressort. Quels est le lien entre la direction du vecteur position et la direction du vecteur accélération?

Réponses directes:

Si le mouvement est limité à une dimension (le long de l'axe joignant les deux charges):
a) Lorsque q et Q sont de même signe: la somme des F =0... et équilibre stable.
b) Lorsque q et Q sont de signes opposés: la somme de F=0, donc équilibre, mais instable et évidemment c'est instable car ça accélère.

Si le mouvement peut se faire en deux dimensions...Là, c'est encore plus intéressant!  Cherchez!

1- Les protons du noyau se repoussent par la force électrique de Coulomb. Si le noyau est stable c’est qu’il doit y avoir une autre force présente. Une force attractive plus grande en module que la force de répulsion électrique des protons. Quelle est cette force: force nucléaire forte... nous en reparlerons dans le cours 2-3-NYC-05

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