Chapitre 8. Cours 1re S
La cohésion de la matière.
I. Composition de l’Univers.
L'Univers à une structure lacunaire : à différentes échelles d’observation de l’Univers, il est principalement
constitué de vide et la matière est concentrée en certains lieux.
On peut y observer, par exemple, vers l'infiniment petit :
- une cellule ~ 10-5 m (quelques μm)
- une molécule
- un atome ~ 10-10 m
- un noyau atomique ~ 10-15 m
- un quark (~ 10-18 m)
On peut y observer, par exemple, vers l'infiniment grand :
- notre planète, la Terre ~ 107 m (12 800 km)
- le système solaire ~ 1013 m
- d'autres étoiles, Proxima du Centaure étant la plus proche (4×1016 m)
- notre galaxie, la Voie Lactée ~ 1021 m
- notre amas de galaxies, l’Amas Local (ou groupe local) de galaxies
- notre superamas de galaxies, le superamas de la Vierge
- l’Univers observable ~ 1026 m
II. Constitution de la matière.
Les particules élémentaires constituant la matière sont le proton et le neutron (que l'on trouve dans les noyaux
atomiques, ce sont des nucléons) ainsi que l'électron (qui dans l'atome est autour du noyau).
masse (ordre de grandeur)
où
e
= 1,60210-19 C est la
charge électrique élémentaire
.
L'unité légale (ou unité du système international ou unité SI) de charge électrique est le coulomb (symbole C).
Un noyau atomiques X, constitué de
Z
protons et
N
neutrons (soit
A
nucléons avec
A = Z + N
), est noté
.
Z
est aussi nommé "nombre de charges" ou "numéro atomique".
A
est aussi nommé "nombre de masses".
Deux noyaux atomiques sont dits isotopes lorsqu'ils ont le même nombre
Z
de protons (il s'agit donc du même
élément chimique) mais un nombre
A
de nucléons différents (et donc un nombre
N
de neutrons différents).
Le noyau de carbone, par exemple, contient 6 protons. Mais il existe, entre autres, le noyau de carbone 12 (qui
contient 12 nucléons soit 6 neutrons,
) et le noyau de carbone 14 (qui contient 14 nucléons soit 8 neutrons,
). Ce sont deux isotopes du carbone.
Remarque : les isotopes ont un nombre de nucléons différents, ils n’ont donc pas la même masse.
L'atome étant électriquement neutre, il contient autant d'électrons que de protons. Mais la matière peut être
électriquement chargée, par ajout ou perte de particules élémentaires chargées. Donc toute charge
Q
est un
multiple de la charge élémentaire
e
.
III. Interactions fondamentales. (voir document)
1. L'interaction gravitationnelle.
Elle a une portée infinie et une intensité extrêmement faible mais elle est toujours attractive.
Quelques manifestations : chute des corps, mouvement des planètes et satellites.
Soient deux corps A et B (ponctuels ou à répartitions sphériques de masses), la force gravitationnelle
que
A exerce sur B :
- est appliquée au centre de masse de B,