Pour s'entraîner

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Électroscope

L'abbé Nollet, au XVIII^e siècle, met au point un appareil capable de mettre en évidence la charge électrique d'un objet. Pour ce faire, on approche l'objet chargé du sommet de l'électroscope, sans le toucher. La partie conductrice de celui-ci s'électrise par influence et les deux feuilles métalliques s'écartent l'une de l'autre.

Schématiser la répartition des charges dans la partie conductrice de l'électroscope lorsqu'on approche un objet chargé positivement du sommet de celui-ci.

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Un électron qui tourne autour d'un noyau, une Lune qui tourne autour d'une planète

L'atome d'hydrogène est constitué d'un proton et d'un électron. Selon le modèle de l'atome établi par Rutherford, l'électron gravite autour du proton, à la manière de la Lune qui gravite autour de la Terre.

1. Identifier des arguments allant dans le sens du modèle planétaire de l'atome.

2. Identifier des arguments révoquant ce modèle.

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Atome d'hélium, $F_{\mathrm{e}}$ et $F_{\mathrm{g}}$

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Comprendre les attendus

Un ion cuivre ${\mathrm{Cu}}^{2+}$

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Envol d'un avion

Les lignes de champ de vitesse autour d'une aile d'avion lors du vol sont représentées ci-dessus. Plus la vitesse est grande dans une zone spatiale, plus la pression y est petite, et inversement.

À l'aide des lignes de champ représentées, expliquer comment la forme d'une aile d'avion lui permet de voler.

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Cartographie d'un champ électrostatique

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Expérience de Rutherford

Lors d'une expérience célèbre, Ernest Rutherford envoie des particules $\alpha$ chargées positivement sur une fine feuille d'or. Il observe la répulsion violente d'un petit nombre d'entre elles vers l'arrière.

1. Représenter les forces électrostatiques mises en jeu au moment où une particule $\alpha$ s'approche d'un noyau d'atome d'or.

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2. Identifier la propriété du noyau d'un atome identifiée ici par Rutherford.

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Deux billes de cuivre en QCM

Soit deux billes de cuivre portant toutes deux une charge électrique égale à $+$100$e$, séparées de 10 cm. Si on éloigne ces billes à 20 cm l'une de l'autre, les forces électrostatiques qu'elles exercent l'une sur l'autre vont :

a. être multipliées par 2.

b. être divisées par 2.

c. être multipliées par 4.

d. être divisées par 4.

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Cohésion d'un cristal de sel

Le sel de cuisine est appelé en chimie solide ionique de chlorure de sodium. On parle de solide ionique, car les liaisons mises en jeu sont des liaisons ioniques et non covalentes. On peut donc considérer que le chlore et le sodium sont présents dans ce solide sous forme ionique, soit ${\mathrm{Cl}}^{-}$ et ${\mathrm{Na}}^{+}$.

Une maille de ce cristal est représentée ci-dessus, les ions chlorure en vert et les ions sodium en bleu.
On remarque une alternance des ions sodium et chlorure : les voisins immédiats d'un ion sont de charge opposée.

• $r({\mathrm{Na}}^{+})$ $=$ 102 pm ;
• $r({\mathrm{Cl}}^{-})$ $=$ 181 pm ;
• $a=$ 564 pm ;
• $e=$ 1,602 $\times$ 10^-19 C ;
• $k=$ 8,99 $\times$ 10⁹N·m²·C^-2.

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La Lune s'éloigne

La Lune s'éloigne chaque année de 3,8 cm de la Terre.

1. Cet éloignement influence-t-il la valeur de la force gravitationnelle qui s'exerce entre les deux astres ?

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2. De quelle distance la Lune se sera-t-elle éloignée de la Terre dans 10 000 ans ?

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3. Quelle sera alors la valeur de la force gravitationnelle entre les deux astres ?

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• $m_{\text{Terre}}=$ 6,0 $\times$ 10²⁴ kg ;
• $m_{\text{Lune}}=$ 7,3 $\times$ 10²² kg ;
• $d_{\text{Terre-Lune}}=$ 3,84 $\times$ 10⁵ km ;
• $G=$ 6,67 $\times$ 10^-11 N·m²·kg^-2.