Spécialité physique chimie 1PH-CH5 Pour le 20-10-2022
Données
• Constante de gravitation universelle : G = 6,67.10-11 N. m².kg-2
• Constante de Coulomb : k= 9,0 × 109 N·m2·C-2
• Charge électrique élémentaire : e= 1,602 ×10-19 C
• Intensité de la pesanteur : g= 9,81 N·kg-1
• Masse d’un nucléon : mnucléon= 1,67 × 10-27 kg
• Masse d’un électron : mélectron= 9,11 × 10-31 kg
DM Interactions, champs et statique des fluides
Exercice 1 : Soulever une bille
Une bille métallique de 40 g, portant une charge
électrique égale à −15e, est posée sur une table. On
approche, 10 cm au-dessus d’elle, une seconde bille
métallique portant une charge électrique égale à +10e.
L'interaction gravitationnelle entre les billes est négligée.
Les charges électriques des deux billes sont-elles
suffisantes pour que la seconde bille soulève la première ?
1. Sans souci d’échelle, schématiser la situation et les forces, subies par la bille supposée en
lévitation au-dessus de la table.
2. Calculer l’intensité de la force électrostatique subie par la bille.
3. Calculer l’intensité de la force gravitationnelle exercée par la Terre sur la bille. Comment appelle-t-
on plus couramment cette force ?
4. L’hypothèse de la question 1. est-elle justifiée ?
5. Reprendre les trois dernières questions avec des billes de charges un million de fois supérieures.
Exercice 2 : Ion cuivre II
1. Donner la composition du noyau et du nuage électronique d'un ion cuivre Cu2+. Symbole du noyau
de l’atome de cuivre : Cu
29
63 .
2. Calculer la charge électrique portée par cet ion.
3. Représenter les lignes du champ électrostatique créé par cet ion, modélisé par un point.
4. Calculer l'intensité du champ électrostatique que cet ion engendre à 1,0 cm de lui.
5. Calculer l'intensité du champ gravitationnel que cet ion engendre à 1,0 cm.
Exercice 3 : Pont élévateur
Un pont élévateur hydraulique doit soulever une voiture. Il est composé d’un piston de surface S1
dans lequel on peut faire varier la pression de l’air Pair à l’aide d’un compresseur. Le piston presse
sur un fluide incompressible en contact avec le pont élévateur de surface S2.
