Exercices chapitre P1 : Les particules élémentaires

Fiche d’exercices 1ereS : Les interactions fondamentales
Exercice 1 : Rayon atomique et nucléaire
On veut réaliser une maquette d’un atome d’hydrogène.
1- Quelles sont les particules qui composent un atome d’hydrogène.
2- Quel est le symbole du noyau de l’atome d’hydrogène ?
3- Pour représenter le proton on choisit une bille de 1 cm de diamètre. Quel sera l'ordre de
grandeur du diamètre de la maquette de l’atome ? Justifie.
Exercice 2 : Réaction nucléaire
En projetant des noyaux d’hélium
He
4
2
sur de l’aluminium
Al
27
13
, Irène et Frédéric Joliot Curie ont
obtenu un isotope du phosphore dont la notation symbolique est
P
30
15
. Au cours de la réaction entre un
noyau d’hélium et un noyau d’aluminium, le nombre et la nature des nucléons ne changent pas : il se
forme un noyau de l’isotope du phosphore, et une particule élémentaire est éjectée.
1- Expliciter la composition particulière des noyaux d’hélium et des noyaux d’aluminium et
phosphore, en citant les particules qui les composent et leur nombre.
2- Quelle est la particule qui est éjectée.
3- Proposer une notation pour le bilan de la réaction, en respectant la conservation du nombre et
de la nature des nucléons.
Exercice 3 : Le poids d’un élève
1- Calculer la valeur de l’interaction gravitationnelle entre la Terre et un élève de 70,0 kg.
2- Calculer le poids de l’élève.
3- Comparer ces deux valeurs. Conclure.
Exercice 4 : L’atome d’oxygène
Dans un atome d’oxygène, la distance entre le noyau et l’électron est variable. On la considère égale
ici à 0,53.10-10m.
1- Donner l’expression puis calculer la valeur de l’interaction électrique qui s’exerce par le noyau sur
l’électron. Cette interaction est-elle attractive ou répulsive ?
2- Même question pour l’interaction gravitationelle.
3- Comparer les valeurs et la nature des deux interactions et commenter.
Exercice 5 : Gravité – électricité
1- Calculer l'attraction gravitationnelle entre le Soleil et et Jupiter, sachant que la distance qui les
sépare est en moyenne de 8,16.108 km.
2- Pour comparer les intéractions gravitationnelle et coulombienne, on considère que le Soleil et
Jupiter portent deux charges opposées de même valeur absolue. Quelle devrait-être cette charge pour
obtenir une interaction électrique de même valeur que l'intéraction gravitationnelle précédente ?
3- Combien d'électrons aurait-il fallu arracher ou déposer pour créer cette charge ?
Données :
G = 6,67.10-11 SI
k = 8,99.109 SI
masse de l’électron : me = 9,10.10-31kg
masse du proton : mp = 1,67.10-27 kg
pesanteur : g = 9,81 N.kg-1
Charge élémentaire : e = 1,6,10-19 C
Masse de la Terre : MT = 5,98.1024 kg
Rayon de la Terre : RT = 6400 km
Masse du Soleil : MS = 1,99.1030 kg
Masse de Jupiter : MJ = 1,90.1027 kg
Distance moyenne Terre-Lune : DTL = 360.103 km
Distance moyenne Terre-Soleil : DTS = 150.106 km