Chap P1 :Correction des exercices

Exercice 1 page 16

* L'atome de carbone est constitué d'un noyau qui contient 12 nucléons , dont 6 protons et 12-6=6 neutrons et de 6 électrons .

* L'atome d'azote est constitué d'un noyau qui contient 14 nucléons , dont 7 protons et 14-7=7 neutrons et de 7 électrons .

* L'atome d'oxygène est constitué d'un noyau qui contient 16 nucléons , dont 8 protons et 16-8=8 neutrons et de 6 électrons .

* L'atome de silicium est constitué d'un noyau qui contient 28 nucléons , dont 14 protons et 28-14=14 neutrons et de 14 électrons .

* L'atome de beryllium est constitué d'un noyau qui contient 9 nucléons , dont 4 protons et 9-4=5 neutrons et de 4 électrons .

Exercice 4 page 16 :

1)mH = 1,67.10-27 kg : masse d'un atome d'hydrogène (masse d'un proton). 6,02.1023 atomes (soit une mole ) ont donc une masse de 6,02.1023*mH =10-3 kg = 1 g

2)La masse d'un électron peut être négligée devant la masse d'un proton (1,67.10-27 >> 0,9.10-30). La masse d'une molécule de dihydrogène est donc la même que celle de deux protons :

m(H2) = 3,3.10-27 kg

Exercice 12 page 16 :

1)Un noyau d'un atome de mercure contient 80 protons et 200-80 = 120 neutrons .

2)Il y a 80 électrons dans un atome de mercure

3)mHg = 80 mp + 120 mn + 80 me (mp , mn et me sont respectivement les masses du proton , du neutron et de l'électron . La masse du proton est sensiblement égale à celle du neutron ) .

mHg = 80*1,67.10-27 +120 * 1,67.10-27 + 80*0,9.10-30 kg = 3,34.10-25 kg (On remarquera que la masse des électrons intervient de façon négligeable dans le calcul)

4) m=rV :relation entre la masse , la masse volumique et le volume V de ce corps .Si V=1 cm3=10-3 L , r=13,456 kg.L-1 , on obtient la masse correspondante m=1,34.10-2 kg .

Le nombre d'atomes de mercure dans 1 cm3 est donc : n=m/mHg= 4.1022 atomes.

Le volume totale des sphères modélisant les atomes est par conséquent =6,87.10-7 m3 = 0,68 cm3 . Cette valeur , voisine de 1 cm3 montre que les atomes sont proches les uns des autres dans le mercure liquide .

Exercice 18 page 17 :

1)Le noyau d'oxygène obtenu est constitué de 8 protons et 9 neutrons .

2)est l'isotope de l'oxygène le plus répandu sur terre . Il contient un neutron de moins que le précédent .

3)*Avant la transmutation nous avons en tout 9 protons et 9 neutrons . Après la transmutation nous avons toujours 9 protons et 9 neutrons .

Nous pouvons affirmer qu'au cours d'une transmutation il y a conservation de la charge , des neutrons et du nombre de nucléons .

Exercice 7 page 32 :

1)a-. Cette force est attractive .

b-

 

 

2)a- P=mg = 0,812*10=8 N

b- Il est clair que P >> F

Exercice 13 page 32 :

1)-a :

 

est la force qu'exerce la charge qA sur la charge qB . est la force qu'exerce la charge qB sur la charge qA . Les charges étant de signes contraires , les forces sont attractives .

b-=2,8.10-5 N

2)Si la distance AB est doublée la force est divisée par 4 : F=7.10-6 N

Si la distance AB est divisée par 2 , la force est multipliée par 4 : F=1,12.10-4 N

Exercice 17 page 33 :

1)

2)

3)L'interaction forte est environ mille fois plus forte que l'interaction électrique :

Ff = 1000 F =136.103 N

Exercice 36 page 35 :

1)

Il est clair que la force gravitationnelle est négligeable devant la force électrique .

2)a-il faudrait multiplier par 10 la distance entre le noyau et l'électron pour que la force électrique soit divisée par 100 (force en 1/r2).

b-réponse identique à la précédente car la force gravitationnelle est aussi en 1/r2 .

3)Les interactions ne peuvent jamais être égales .

Exercice 40 page 36 :

1)

*qA est soumise à trois forces :

2 forces répulsives à cause des charges qC et qA orientées pour l'une de C vers A (direction AC) et l'autre de B vers A .

Les intensités de ces forces sont égales à

1 force attractive à cause de la charge qD orientée de A vers D (direction AD) et de norme

* qB est également soumise à 3 forces :

1 force répulsive due à la charge qA ayant AB pour direction , orientée de A vers B et de norme 9.103 N

1 force répulsive due à la charge qC ayant BC pour direction , orientée de C vers B et de norme

1 force attractive due à la charge qD ayant BC pour direction ,orientée de B vers D et de norme

*qC est soumise à des forces de même type que celles qui sont appliquées à qB .

*qD est également soumise à 3 forces :

2 forces de même direction BC mais de sens opposés et de normes égales à 36000 N

1 force attractive de direction AD , orientée de D vers A et de norme 36000 N

2)-a

La somme vectorielle de ces trois forces se réduit à

b : Les trois forces dont est la somme ont la même norme que

 

 

3) F1=36000 N F2 =4500 N

F3= 9000 N

 

 

Exercice 41 page 36 :

1)La charge centrale est soumise à des forces répulsives dues aux charges réparties aux sommets du cube. Ces forces se compensent deux à deux , si bien que la somme vectorielle des forces appliquées à la charge centrale est nulle .

Par exemple sur le schéma ci-contre sont représentées les forces

qui sont respectivement les forces qu'exercent les charges qA et qB sur la charge q placée au centre du cube .

Il est ainsi possible d'associer deux à deux les sommets du cube .

2)Avec une charge négative au centre du cube , le résultat est le même que précedemment . Dans ce cas des forces changent de sens (forces attractives).