Classe de 1reS – PHYSIQUE – Corrigé
1–Champ de pesanteur
M
•
m
−→
PÎ
Î
ligne de champ
Î
La figure représente une masse
m=
20 kg posée sur la Lune de masse M. Au niveau
du sol lunaire, l’accélération de la pesanteur vaut
g=
1
,
6 m/s
2
. Le rayon de la Lune
est R =1700 km.
1. Calculer le poids P de la masse sur le sol lunaire.
P=m·g=20 ·1,6 =32 N
2. Calculer la masse M de la Lune. (Attention aux unités)
P=G·m·M
R2⇒M=P·R2
G·m
=32 ·17000002
6,67 ×10−11 ·20
=6,9 ×1022 kg
3. Tracer le vecteur poids −→
P sur m. Aucune échelle n’est imposée.
4. Tracer 3 lignes de champ de pesanteur dont une passant par la masse m
5. Que devient la valeur de gpour la masse mplacée à l’altitude h=R ?
g0=G·M
R2gh=G·M
(2 ·R)2=g0
4
=0,4 m/s2
2–Champ électrique
Exercice no1 :
vide
•
αG U
⊕
ª
−→
g−→
P
−→
F−→
E
Le schéma montre une particule
α
en train de se déplacer vers
le haut entre les 2 plaques horizontales d’un condensateur. Le
condensateur est relié à un générateur de tension continue
U=
1 mV. L’ensemble est placé dans un espace où règne le vide. On
rappelle qu’une particule
α
est un noyau
4
2
He donc un ion hélium
chargé 2+. On donne :
mproton ≈mneutron ≈1,67 ×10−27 kg
qproton ≈1,60 ×10−19 C
g≈9,81 m/s2
d=0,1 m
Aucune échelle n’est imposée pour les vecteurs.
1. Quelle est la masse de la particule α(on néglige la perte de masse due aux liaisons entre les nucléons) ?
m=4·1,67 ×10−27 =6,68 ×10−27 kg
2. Quelle est la charge de la particule α?
q=2·1,6 ×10−19 =3,2 ×10−19 C
3. Dessiner le vecteur −→
gdans l’espace entre les plaques. Aucune échelle n’est imposée.
4. Dessiner le vecteur −→
P appliqué sur la particule α.
5. Calculer ce poids P.
P=6,68 ×10−27 ·9,81 =6,55 ×10−26 N
6.
Dessiner le vecteur
−→
F
représentant la force électrique appliquée sur la particule
α
en raison du champ électrique
régnant entre les 2 plaques.
7. Quelle est la valeur E du champ électrique −→
E
E=U
d
=0,001
0,1
=0,01 V/m
8. Que vaut F ?
F=q·E=3,2 ×10−19 ·0,01 =3,2 ×10−21 N
9. Dessiner le vecteur −→
E dans l’espace entre les plaques.
10. Décrire le mouvement de la particule α.
mouvement rectiligne uniformément accéléré (dans le sens de la ligne de champ)
1