Télécharge Correction exercices sur la force d’interaction gravitationnelle et plus Exercices au format PDF de Chimie sur Docsity uniquement! 1 Données générales : - Constante de gravitation universelle : G = 6,67.10–11 USI - Constante de la force électrique : k = 9,0.109 USI - Masse d’un nucléon : m = 1,67.10–27 kg - Charge électrique élémentaire : e = 1,6.10–19 C Exercice 1 : au sein de la matière (8 pts) 1- a) Calculer la valeur de la force d’interaction gravitationnelle FG s’exerçant entre deux protons distants de 2,0.10–15 m. b) Est-ce une force attractive ou répulsive ? c) A quelle échelle est-elle prédominante ? Quelle est sa portée ? 2- Calculer la valeur de la force d’interaction électrique FE s’exerçant entre ces deux protons. b) Est-ce une force attractive ou répulsive ? c) A quelle échelle est-elle prédominante ? Quelle est sa portée ? 3- Calculer le rapport G E F F . Que peut-on conclure ? 4- Comment expliquer la cohésion de ce noyau ? Exercice 2 : les étoiles à neutrons (7 pts) Dès qu'un noyau possède un nombre de nucléons trop grand (A > 250), il a tendance à ne pas exister. La raison profonde de ce phénomène vient du fait que l'interaction forte est de très courte portée, alors que les forces électriques portent beaucoup plus loin. En particulier une grande assemblée de protons va ressentir de façon très intense la répulsion électrique, mais de façon très amoindrie l'attraction de l'interaction forte. Un noyau lourd va donc se briser instantanément. La nature pourtant ne manque pas de ressources, il existe des noyaux super lourds, vraiment étranges car constitués uniquement de neutrons : ce sont les étoiles à neutrons. Dans celles-ci, la gravitation joue un rôle prépondérant. Elle est si intense que les atomes sont compressés à un point tel qu'ils s'interpénètrent jusqu'à ce que leurs noyaux se touchent. Tous les protons et les électrons se transforment en neutrons. Cette configuration devient stable car la répulsion coulombienne est inopérante : ce type d'étoile, de 10 km de rayon, est en fait un gigantesque noyau de masse volumique voisine 100 millions de tonnes par centimètre cube. Encyclopaedia Universalis 1999, « Le noyau atomique ». 1) Rappeler les interactions fondamentales susceptibles d'intervenir effectivement à l'échelle de l'atome. 2) Pourquoi un noyau constitué de plus de 250 nucléons ne peut-il pas exister ? Justifier. 3) Quelle est la première particularité d'une étoile à neutrons ? 4) Quel type d'interaction prédomine dans une étoile de ce type ? 5) En assimilant l'étoile à une sphère, déterminer la masse d'une étoile à neutron. 6) Déterminer le nombre de nucléons contenus dans cette étoile. Pourquoi dit-on qu'elle ressemble à un « gigantesque noyau » ? 2 Donnée supplémentaire : - Volume V d’une sphère de rayon R : V = 4/3.Π. R3
