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La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences

Les quatre interactions fondamentales

La théorie de l’unification est une des théories les plus modernes de l’histoire de la Physique. Elle consiste à tout expliquer à partir de quatre interactions fondamentales aux propriétés très différentes : les interactions gravitationnelle et électromagnétique que tu as déjà observées, et deux autres interactions dites faible et forte.
La gravitation s’exerce à cause de la masse des particules, elle est toujours attractive. Son intensité est beaucoup plus faible que celle des autres interactions, mais elle ne diminue pas trop rapidement quand les distances entre les objets augmentent. La gravitation organise les grands ensembles de matière et leurs mouvements (cohésion des galaxies, des systèmes stellaires, marées, etc.).
L’interaction électromagnétique s’exerce entre les particules chargées électriquement. Elle peut être répulsive ou attractive selon le signe des charges. Elle explique notamment les phénomènes liés au courant électrique.
Doc. 1
Les interactions gravitationnelle et électromagnétique.
L’interaction forte est la plus intense des quatre, mais elle diminue très vite lorsque les distances entre les particules augmentent. Elle est attractive et retient ensemble les particules dans le noyau atomique !
L’interaction faible enfin est moins intense que la forte, et diminue plus vite quand la distance augmente. Elle est responsable d’une des formes de radioactivité.
Doc. 2
Les interactions faible et forte.
InteractionIntensitéDiminution si éloignementSensPhénomènes concernés
gravitationnellela plus faible de toutespeu importanteattractivemarées, trajectoires dans l'univers
électromagnétique100 fois plus faible que la fortepeu importantedépend du signe des chargescourant électrique, magnétisme
fortela plus forte de toutestrès importanteattractivecohésion du noyau
faible100 000 fois plus faible que la forte
la plus importante

attractive
 radioactivité bêta
Doc. 4
Tableau récapitulatif.

Objet d'étude

Palans et winch pour border les voiles

Sur le Vendée Globe, les voiles pèsent entre 50 et 110 kg. Pour les hisser, les marins sont aidés par des systèmes mécaniques qui permettent de réduire la force nécessaire.
Avec une poulie simple, le marin doit exercer à lui seul la force nécessaire pour hisser la voile. Avec un palan, l’effort est partagé entre le marin et le système de fixation du cordage. L’inconvénient est qu’il faut tirer beaucoup de cordage : à deux poulies, tirer 2 m de cordage fait remonter la voile d’un mètre seulement.
Doc. 2
Le principe du palan.

La Physique au quotidien

La gravitation s’exerce à cause de la masse des particules, elle est toujours attractive. Son intensité est beaucoup plus faible que celle des autres interactions, mais elle ne diminue pas trop rapidement quand les distances entre les objets augmentent. La gravitation organise les grands ensembles de matière et leurs mouvements (cohésion des galaxies, des systèmes stellaires, marées, etc.).
L’interaction électromagnétique s’exerce entre les particules chargées électriquement. Elle peut être répulsive ou attractive selon le signe des charges. Elle explique notamment les phénomènes liés au courant électrique.
Doc. 1
Les interactions gravitationnelle et électromagnétique.
L’interaction forte est la plus intense des quatre, mais elle diminue très vite lorsque les distances entre les particules augmentent. Elle est attractive et retient ensemble les particules dans le noyau atomique !
L’interaction faible enfin est moins intense que la forte, et diminue plus vite quand la distance augmente. Elle est responsable d’une des formes de radioactivité.
Doc. 2
Les interactions faible et forte.
InteractionIntensitéDiminution si éloignementSensPhénomènes concernés
gravitationnellela plus faible de toutespeu importanteattractivemarées, trajectoires dans l'univers
électromagnétique100 fois plus faible que la fortepeu importantedépend du signe des chargescourant électrique, magnétisme
fortela plus forte de toutestrès importanteattractivecohésion du noyau
faible100 000 fois plus faible que la forte
la plus importante

attractive
 radioactivité bêta
Doc. 4
Tableau récapitulatif.

À la recherche des kilonewtons !

Étapes de la fabrication :
  • Matériel :
    - Tes yeux !
    - Des plaques de voirie en ville.
    - Le tableau des classes de résistance selon la norme EN-124.
    - Un accès à internet.
  • Cherche des plaques de voirie portant une inscription chiffrée suivie de kN ou de la mention B125, C250 ou D400.
Des questions à se poser :
  • 1
    . Palan ou poulie simple ?
  • 2
    . Le principe du palan.
DYS

Palan ou poulie simple ?

DYS

Palans et winch pour border les voiles

Sur le Vendée Globe, les voiles pèsent entre 50 et 110 kg. Pour les hisser, les marins sont aidés par des systèmes mécaniques qui permettent de réduire la force nécessaire.

Question 1

DOCS 1, 2

Énoncé
As-tu saisi à quoi sert un palan ? En as-tu déjà vu pour d’autres applications que la voile ?

Question 2

DOCS 1, 2

Énoncé
Même si la force à exercer est plus faible, il faut autant d’énergie. Pourquoi ?
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