Interactions fondamentales

 

 

I. La matière à différentes échelles

1. Ordre de grandeur

Définition:

L'ordre de grandeur d'une valeur est la puissance de dix la plus proche de cette valeur.

Exemples:

Soit le nombre 1,52× 10 4 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaGGSaGaaGynaiaaikdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaaGinaaaaaaa@3F8F@ . Son ordre de grandeur est 10 4 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacaaI0aaaaaaa@3A92@ .

Soit le nombre 8,2× 10 4 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaiIdacaGGSaGaaGOmaiabgEna0kaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacaaI0aaaaaaa@3ED7@ . Son ordre de grandeur est 10 5 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacaaI1aaaaaaa@3A93@ .

Soit le nombre 1,52× 10 3 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaGGSaGaaGynaiaaikdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaG4maaaaaaa@407B@ . Son ordre de grandeur est 10 3 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIZaaaaaaa@3B7E@ .

Soit le nombre 8,2× 10 3 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaiIdacaGGSaGaaGOmaiabgEna0kaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIZaaaaaaa@3FC3@ . Son ordre de grandeur est 10 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIYaaaaaaa@3B7D@ .

 

2. Echelle des ordres de grandeurs des édifices de l‘Univers

 

 

 

II Les constituants de la matière

1. Particules élémentaires

Définition: On appelle particule élémentaire toute particule indivisible (cette notion est évidemment liée à l'état des connaissances actuelles).

Les protons, les neutrons et les électrons sont des particules élémentaires.

 

Charge élémentaire: La charge élémentaire est la plus petite charge électrique susceptible d’exister de façon stable. Sa valeur est e=1,60× 10 19 C MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadwgacqGH9aqpcaaIXaGaaiilaiaaiAdacaaIWaGaey41aqRaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiabgkHiTiaaigdacaaI5aaaaOGaam4qaaaa@43FD@ .

 

Remarque: Toute charge électrique q est égale à un multiple de la charge élémentaire.

q=n×e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyCaiabg2da9iaad6gacqGHxdaTcaWGLbaaaaaa@3E69@  avec n entier

 

2. Particules constituant l’atome

L'atome est constitué à partir de 3 particules élémentaires: le proton, le neutron et l'électron.

Autour du noyau formé de neutrons et de protons, les électrons sont en mouvement rapide.

Caractéristiques des particules élémentaires dans l'atome

Proton

mp = 1,673x10-27kg

q = +e

r = 1,2x10-15m

Neutron

mn = 1,675x10-27kg

q = 0

r = 1,2x10-15m

Électron

me = 9,109x10-31kg

q = -e

 

 

Les ordres de grandeur des masses des particules élémentaires sont:

*    10-27kg pour un nucléon.

*    10-30kg pour un électron.

 

Le noyau d’un atome est représenté symboliquement par la notation :

Z A X MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybaaaa@3C76@  avec { X: symbole de l'élément chimique Z: numéro atomique A: nombre de masse MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@7663@

Remarque : L’atome est une entité électriquement neutre. Le nuage électronique est donc chargé négativement et compte autant d’électrons qu’il y a de protons dans le noyau.

La charge du noyau est q N =+Z×e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaad6eaaeqaaOGaeyypa0Jaey4kaSIaamOwaiabgEna0kaadwgaaaa@406C@ . La charge portée par les électrons est q e =Z×e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaadwgaaeqaaOGaeyypa0JaeyOeI0IaamOwaiabgEna0kaadwgaaaa@408E@ .

 

Exemple : Soit l’atome de carbone dont le noyau est noté 6 14 C MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaaMc8+aa0baaSqaaiaaiAdaaeaacaaIXaGaaGinaaaakiaadoeaaaa@3D68@ .

Ions sodium et ions chlorure dans le cristal de chlorure de sodium

*    Le noyau de cet atome est composé de 6 protons et 8 neutrons. Sa charge électrique est q N =+6×e=9,60× 10 19 C MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaad6eaaeqaaOGaeyypa0Jaey4kaSIaaGOnaiabgEna0kaadwgacqGH9aqpcaaI5aGaaiilaiaaiAdacaaIWaGaey41aqRaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiabgkHiTiaaigdacaaI5aaaaOGaam4qaaaa@4B36@ .

*    Le nuage électronique est composé de 6 électrons. Sa charge est q e =6×e=9,60× 10 19 C MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbWaaSbaaSqaaiaadwgaaeqaaOGaeyypa0JaeyOeI0IaaGOnaiabgEna0kaadwgacqGH9aqpcqGHsislcaaI5aGaaiilaiaaiAdacaaIWaGaey41aqRaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiabgkHiTiaaigdacaaI5aaaaOGaam4qaaaa@4C45@ .

*    L’atome est neutre. Sa charge est q=+6×e6×e=0 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbGaeyypa0Jaey4kaSIaaGOnaiabgEna0kaadwgacqGHsislcaaI2aGaey41aqRaamyzaiabg2da9iaaicdaaaa@45B2@ .

 

3. Ions

Un ion est un atome qui a perdu ou gagné des électrons.

 

Définition: Un cation est un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons.

Exemple: L’atome de cuivre peut donner un ion cuivre (II): CuC u 2+ +2 e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGdbGaamyDaiabgkziUkaadoeacaWG1bWaaWbaaSqabeaacaaIYaGaey4kaScaaOGaey4kaSIaaGOmaiaadwgadaahaaWcbeqaaiabgkHiTaaaaaa@438D@ .

L’ion cuivre (II) est un cation. Sa charge est q=+2×e=3,20× 10 19 C MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbGaeyypa0Jaey4kaSIaaGOmaiabgEna0kaadwgacqGH9aqpcaaIZaGaaiilaiaaikdacaaIWaGaey41aqRaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiabgkHiTiaaigdacaaI5aaaaOGaam4qaaaa@4A1F@ .

 

Définition: Un anion est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons.

Exemple: L’atome de chlore peut donner un ion chlorure: Cl+ e C l MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGdbGaamiBaiabgUcaRiaadwgadaahaaWcbeqaaiabgkHiTaaakiabgkziUkaadoeacaWGSbWaaWbaaSqabeaacqGHsislaaaaaa@420D@ .

L’ion chlorure est un anion. Sa charge est q=e=1,60× 10 19 C MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacaWGXbGaeyypa0JaeyOeI0Iaamyzaiabg2da9iabgkHiTiaaigdacaGGSaGaaGOnaiaaicdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaGymaiaaiMdaaaGccaWGdbaaaa@4846@ .

 

Molécule de (E)-but-2-ène

4. Molécules

Une molécule regroupe plusieurs atomes. Elle est donc constituée de protons, de neutrons (le plus souvent) et d’électrons.

 

 

III. Interactions fondamentales

Il existe une interaction entre deux systèmes A et B si le système A exerce une force sur le système B et si le système B exerce une force sur le système A.

Tous les phénomènes physiques observés dans l’Univers peuvent être expliqués grâce à quatre interactions fondamentales.

 

1. L’interaction gravitationnelle

L’interaction gravitationnelle s’exerce entre les masses.

Loi de l’attraction gravitationnelle de Newton

Deux corps A et B, de masses respectives m A MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaad2gadaWgaaWcbaGaamyqaaqabaaaaa@322B@  et m B MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaad2gadaWgaaWcbaGaamOqaaqabaaaaa@322C@ , à répartition sphérique de masse (en abrégé RSDM), sont soumis à des forces d’attraction F A/B MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaamaaFiaabaGaamOramaaBaaaleaacaWGbbGaai4laiaadkeaaeqaaaGccaGLxdcaaaa@353B@  et F B/A MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaamaaFiaabaGaamOramaaBaaaleaacaWGcbGaai4laiaadgeaaeqaaaGccaGLxdcaaaa@353B@  :

*    de direction parallèle à la droite (AB).

*    de sens de B vers A pour F A/B MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaamaaFiaabaGaamOramaaBaaaleaacaWGbbGaai4laiaadkeaaeqaaaGccaGLxdcaaaa@353B@  et de A vers B pour F B/A MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaamaaFiaabaGaamOramaaBaaaleaacaWGcbGaai4laiaadgeaaeqaaaGccaGLxdcaaaa@353B@

*    de valeur:

F A/B = F B/A =G m A × m B d 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaadAeadaWgaaWcbaGaamyqaiaac+cacaWGcbaabeaakiabg2da9iaadAeadaWgaaWcbaGaamOqaiaac+cacaWGbbaabeaakiabg2da9iaadEeadaWcaaqaaiaad2gadaWgaaWcbaGaamyqaaqabaGccqGHxdaTcaWGTbWaaSbaaSqaaiaadkeaaeqaaaGcbaGaamizamaaCaaaleqabaGaaGOmaaaaaaaaaa@4176@  avec { F A/B = F B/A :  forces d'attractions existant entre les corps A et B (en N) d: distance séparant les centres des corps A et B (en m) G: constante de gravitation universelle (G=6,67× 10 -11 N. m 2 .k g 2 )   MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@D5D0@

 

Bien qu’elle diminue avec la distance, la portée de l'interaction gravitationnelle est infinie.

 

2. L’interaction électromagnétique

L’interaction électromagnétique s’exerce entre des corps possédant une charge électrique. Cette interaction est à la fois de nature électrique et magnétique. Lorsque les charges sont immobiles, on parle d’interaction électrostatique.

Loi de Coulomb

Deux corps A et B, de charges respectives q A MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaadghadaWgaaWcbaGaamyqaaqabaaaaa@322F@  et q B MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaadghadaWgaaWcbaGaamOqaaqabaaaaa@3230@ , sont soumis à des forces F A/B MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaamaaFiaabaGaamOramaaBaaaleaacaWGbbGaai4laiaadkeaaeqaaaGccaGLxdcaaaa@353B@  et F B/A MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaamaaFiaabaGaamOramaaBaaaleaacaWGcbGaai4laiaadgeaaeqaaaGccaGLxdcaaaa@353B@ :

*    de direction parallèle à la droite (AB).

*    dont le sens dépend du signe des charges.

*    de valeur:

F A/B = F B/A =k | q A |×| q B | d 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaadAeadaWgaaWcbaGaamyqaiaac+cacaWGcbaabeaakiabg2da9iaadAeadaWgaaWcbaGaamOqaiaac+cacaWGbbaabeaakiabg2da9iaadUgadaWcaaqaamaaemaabaGaamyCamaaBaaaleaacaWGbbaabeaaaOGaay5bSlaawIa7aiabgEna0oaaemaabaGaamyCamaaBaaaleaacaWGcbaabeaaaOGaay5bSlaawIa7aaqaaiaadsgadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaaaaaaa@47E6@  avec { F A/B = F B/A :  forces existant entre les corps A et B (en N) d: distance séparant les centres des corps A et B (en m) k=9,0× 10 9 N .m 2 .C -2  (valeur valable dans le vide et dans l'air)   MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=wiVfYdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@C85A@

Ces forces sont:

*    attractives si les charges sont de signes contraires.

*    répulsives si les charges sont de même signe.

 

 

Bien qu’elle diminue avec la distance, la portée de l'interaction électromagnétique est infinie.

 

3. L’interaction forte et l’interaction faible

L'interaction forte permet d'expliquer la cohésion du noyau atomique. Elle compense en effet la répulsion électrique entre protons et lie les protons et les neutrons entre eux.

La portée de l'interaction forte ne dépasse pas les dimensions du noyau, soit environ 10 15 m MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIXaGaaGynaaaakiaaykW7caWGTbaaaa@3707@ .

 

L'interaction faible, beaucoup moins intense que l'interaction forte, est responsable de certaines désintégrations radioactives (émission de particules par des noyaux).

La portée de l'interaction faible est de l'ordre de quelques centièmes de la taille d'un nucléon, soit environ 10 17 m MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefeKCPfgBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaWaaqaaaOqaaiaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIXaGaaG4naaaakiaaykW7caWGTbaaaa@3709@ .

 

 

IV. Domaines de prédominance des interactions

Dans le noyau, les interactions forte et faible sont prédominantes.

 

L'interaction gravitationnelle est prédominante pour les édifices de taille astronomique (planètes, étoiles, etc.) car ceux-ci ne sont pas chargés,

 

Pour des édifices de tailles intermédiaires (de l'atome à la planète), il n'est pas possible de négliger a priori l'interaction électromagnétique par rapport à l'interaction gravitationnelle, de sorte que les deux interactions doivent en général être prises en compte.