COMP1-cours 1S - WordPress.com

!
1!
COMP1
Cohésion de la matière
1S
!
!
La matière qui compose notre univers est très diversifiée.
Comment admettre que des particules de matière,
puissent coexister malgré des caractéristiques
physiques différentes ?
La Voie Lactée, notre galaxie
A/ Quels sont les plus petits constituants de la matière ?
Exemple : le modèle planétaire de l’atome
Les quarks sont aussi des particules élémentaires puisqu’ils composent les protons et les neutrons
(voir TD interactions fondamentales)
Tout édifice est constitué d’atomes, de molécules ou d’ions. Ces entités sont elles mêmes
formées à partir de particules plus petites dites élémentaires. Au lycée, on en retiendra 2 :
-le nucléon ( proton + neutron )
-l’électron
!

!
2!
B/ Comment caractériser une particule élémentaire ?
Les charges des particules élémentaires
Particule
Localisation dans l’atome
Charge électrique
Proton
Dans le noyau
qp = e = 1,6 x 10-19 C
Neutron
Dans le noyau
qn = 0 C
Electron
A la périphérie du noyau
qe = - e = - 1,6 x 10-19 C
Les masses des particules élémentaires
Particule
Masse
Ordre de grandeur
Proton
mp = 1,673 x 10-27 kg
10-27 kg
Neutron
mn = 1,675 x 10-27 kg
10-27 kg
Electron
me = 9,1 x 10-31 kg
10-30 kg
!
Une particule élémentaire est caractérisée par :
-Sa masse ( liée à la quantité de matière )
-Sa charge électrique (liée à la quantité d’électricité)
!
On définit la charge élémentaire notée e comme la charge électrique d’un proton.
e = 1,6 x 10-19 C
L’unité de la charge électrique est le Coulomb ( noté C )
ØLa charge électrique de toute entité chargée ( noyau atomique, ion, objet quelconque ) peut
s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e.
Ø
On notera par la lettre q, la charge électrique et on exprimera cette charge en fonction de e :
q = n x e

!
3!
C/ La composition de l’atome
Un atome de symbole X dont le noyau comporte A nucléons et Z protons est représenté
symboliquement par :
𝑋
!
!!
A : nombre de masse
Z : numéro atomique!!
ØPour déterminer le nombre de neutrons on réalise le calcul : A-Z
ØDeux atomes isotopes ont le même numéro atomique Z mais un nombre de nucléons
différent A.

!
4!
D/ Quelles sont les interactions fondamentales ?
L’interaction gravitationnelle
L’interaction électromagnétique
L’interaction forte
Toutes les structures de l’Univers sont régies par 4 interactions fondamentales :
ØL’interaction gravitationnelle
ØL’interaction électromagnétique
ØL’interaction forte
ØL’interaction faible
!
ØCette interaction a été étudiée en classe de seconde.
ØC’est une interaction attractive.
ØElle agit entre particules ayant une masse non nulle.
ØSa portée est infinie mais sa valeur diminue quand la distance augmente.
ØC’est l’interaction prédominante pour des objets de masses élevées.
ØElle explique la cohésion des édifices astronomiques.
ØC’est une interaction attractive ou répulsive.
ØElle agit entre particules ayant une charge électrique non nulle.
ØSa portée est infinie mais sa valeur diminue quand la distance augmente.
ØC’est l’interaction prédominante pour des objets chargés et englobe l’interaction
électrostatique décrite par la loi de Coulomb ( voir prochain chapitre)
ØElle explique notamment la cohésion de l’atome.
ØL’interaction forte assure la cohésion du noyau atomique.
ØElle agit principalement entre les nucléons.
ØElle ne s’exerce qu’à des distances très courtes, de l’ordre du diamètre du noyau d’un
atome.

!
5!
L’interaction faible
E/ Quelles sont les forces d’interaction ?
Rappel de seconde
Exemple : Les forces appliquées à un avion en vol
On comprend ici que le vol est possible si les forces de pousée, de traînée et de portance l’emporte
sur le poids de l’avion.
ØL’interaction faible est responsable de certains types de radioactivité.
ØSa portée est extrêment faible de l’ordre du diamètre du nucléon.
ØElle ne s’exerce qu’à des distances très courtes, de l’ordre du diamètre du noyau d’un
atome.
ØEn physique, lorsqu’un corps agit sur un système, on parle d’action mécanique ou de
force.
ØUne force représente l’action qui peut changer le mouvement d’un objet.
ØUne force se caractérise par :
"Une direction
#Un sens
$Une valeur numérique
En mathématique, on représente une force par un vecteur dontle point d’application se
situe la plupart du temps au centre de gravité du système.