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Loi de Coulomb

Introduction à l'interaction fondamentale qui permet aux particules chargées de s'attirer ou de se repousser.

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Transcription de la vidéo

dans une vidéo précédente nous avons commencé à nous familiariser avec la notion de charge nous avons vu que si deux objets ont des charges de même nature par exemple de charges positif ou encore de charge négative eh bien ces objets se repoussent ou plats et de charges positives se repoussent des charges négatives de même par contre si on prend deux objets de charges opposées donc une charge positive et une charge négative ces deux charges satire cette charge sept propriétés de la matière que nous avons commencé à observer nous avons commencé à observer comment ces charges selon les principes qui ont été établies comment elles interagissent ou comme on a dit c'est de la positifs et négatifs satire mais la question est qu'est ce qui cause cette interaction plus tôt comment prédire l'intensité de la force d'attraction ou de répulsion entre des particules chargées et bien cette question s'est posée il ya déjà très longtemps dans l'histoire l'humanité car les gens remarquer il y a longtemps les fn électrostatiques mais il a fallu attendre les années 1600 voir 1700 pour que l'on considère plus sérieusement cette propriété de la matière comme quelque chose de manipulable ou même de prévisible sous une forme scientifique mathématiques ce n'est qu'en 1785 que charles augustin de coulon monsieur qu'on voit ici enfin il ya eu d'autres personnes avant coup l'on met lui en 1785 a publié officiellement ce qu'on appelle la loi de cool tout simplement est donc le but de cette loi est de prévoir quelle sera la force électrostatique répulsive ou attractif entre de charge ainsi selon la boîte coulon si je prends de charge donc je vais dessiner une charlie si je la dessine en blanc parce qu'elle peut être positive ou négative et on va dire que cette charge là c'est une charge qu elle porte une certaine charge en cours et on prend une deuxième charge qu'on nomme q2 et on a la distance entre ces deux charges ou distance ici qu'on appelle des et bien de la loi de coûts nous dit que la force enfin l'intensité de la force car cette force comme on l'a dit peut-être répulsive ou attractif ça c'est ce qui nous donnera le sens de la force entre les deux charges mais donc l'intensité de la force qu'on appelle jeunes au tf et alors je m 1e parce que c'est la force électrostatique ou force électrique aussi donc un peu en indice pour électrostatiques et bien cool on a déclaré que cette intensité serait égal alors il n'a pas déclaré comme ça il l'a pas sorti de nulle part il l'a testée en effet parce que les personnes qui ont observé ce phénomène se sont dit que cela avait à voir avec le produit de la valeur absolue des charges et que la force électrostatique diminué lorsque l'on éloigne les particules ça c'est tout ce qui avait été observé et à partir de là coulon huile a réussi à mesurer tout ça il a pu formuler cette loi il a dit que la force électrostatique était proportionnelle donc selon une constant qu'on appelle cas où proportionnelle au produit de la valeur absolue des charges donc on pourrait écrire donc qu un x q2 mais on prend le produit la valeur absolue alors en réalité on va simplifier ça parce que le produit de la valeur absolue des charges c'est la même chose que la valeur absolue du produit ainsi si ces charges sont deux signes opposé q1 fois q2 sera négatif mais comme on prend on veut l'intensité de la force on prend la valeur absolue ainsi en à un résultat positif et donc l'intensité de la force est proportionnelle à la valeur absolue du produit des charges et elle est aussi inversement proportionnel non pas à la distance mais à la distance au carré entre les charges donc inversement proportionnelle à des au carré est en fait ce qui est génial si on regarde bien ici on peut faire un parallélisme avec la loi de la gravitation formulée par newton si tu te souviens bien la loi de la gravitation qu'est ce qu'elle dit elle dit que la force gravitationnelle donc f g et proportionnelle selon une constante de gravitation qu'on appelle g au mas alors la masse je sais pas si tu te souviens mais la masse ce n'est qu'une autre propriétés de la matière qui nous paraît plus tangible car c'est quelque chose qu'on a l'impression qu'on se représente mieux parce qu'on sait se représenter le poids le volume qui sont directement liés à la masse mais en réalité se souvient bien la masse n'est qu'une propriété et c'est quelque chose que tu verras de plus en plus lorsque tu as abordera des aspects de la physique plus sophistiqués plus élaboré tu verras alors que la notion de masse tel qu'on l'envisagé au quotidien présente bien plus d'intérêt qu'il n'y paraît donc la force gravitationnelle est proportionnelle selon une constante g au produit des masses donc ici j'ai noté m1 et m2 et elle est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les mars est donc là clairement on voit le parallélisme j'ai pris les mêmes couleurs pour que l'analogie soit plus clair alors par continue quand même une différence très importante c'est que ces deux constantes cas et j'ai sont très différentes la force gravitationnelle qu'on imagine plus forte est en fait beaucoup plus faible lorsque les objets sont proches alors bien sûr on sait que c'est la force qui dit que le mouvement des étoiles des planètes et des lunes mais à faible portée la force électrostatique est bien plus forte et elle peut très facilement dépasser la force gravitationnelle mais ça c'est plutôt quand on se place à l'échelle atomique alors quoi qu'il en soit c'est extrêmement intéressant de voir le parallélisme entre ces deux notions entre ces schémas de l'univers et bien maintenant je vais te propose d'appliquer cette voie de cool on va prendre un exemple pour faire le calcul comme ça on fait le calcul une première fois et on serait tout à fait à l'aise avec ça on va dire comprend une charge pause tiff voilà je prends une charge positive on va dire d'une valeur de 5 x 10 puissance moins trois coups longs et donc on a cette charge ici donc c'est sa valeur et on prend une deuxième charge cette fois ci une charge négative il serait de valeur - 1 x 10 puissance moins 1 cuil la charge est là et c'est sa valeur et on dit que la distance entre ces deux charges est égal à 0,5 m et donc à partir de là on va pouvoir déterminer la force électrostatique entre ces deux charges on sait déjà que ce sera une force attractive car les charges sont deux signes opposés et la loi de court on dit bien que si deux charges sont de nature opposé elle s'attire si elles sont de même nature elle se repoussent maintenant pour le calcul tu dois te dire qu'on peut pas calculer la force car il manque cas alors qu'est ce que c'est qu'un cas cette constante qu'on appelle la constante de coulon et bien en fait on sait mesurer avec une très grande précision sa valeur exacte alors qu'à si on devait donner sa valeur exacte ce serait 8,9 8 7 5 5 1 on continuerait comme ça longtemps x 10 puissance 9 alors honnêtement ici on n'a pas vraiment besoin d'un valeur exacte parce qu'on voit qu'on a pris des exemples avec un seul chiffre significatif donc on va se contenter d'une valeur a rebondi de cas donc je vais tout ça et on va prendre une valeur arrondies et donc cas on veut leur a remis 10 et 9 x 10 puissance 9 mai quelle est l'unité de cas alors pour ça il suffit de regarder la formule ici on voit qu'ici on multiplie des coulons par des coulons et que au dénominateur on a des maîtres au carré et moi ici au final qu'est ce qu'il me faut il me faudra des newton parce que la force étant newton donc on doit se débarrasser de ses coups longs et de ses maîtres au carré alors l'unité de cas il faudra qu'on garde des new town il faudra que les mètres carrés ici se simplifie donc ici sont dénominateur donc ici on line au numérateur et on veut que les coûts lancar est ici se simplifie aussi donc on met des coulons carrés au dénominateur et donc voilà l'unité de cas des sondés newton mètre carré sur des coulons au carré eh bien faisons le calcul maintenant qu'on a toutes les valeurs nécessaires alors pour ça je te propose de faire une pause tu fais le calcul de ton côté en appliquant la loi de coulon pour déterminer la force électrostatique entre ces deux particules donc je te laisse faire la pause ok donc tu as fait ton calcul super on va voir ce que ça donne donc maintenant il nous faut juste appliqué la formule alors voyons voir on prend donc la force électrostatiques on a dit que c'était égard là qu'a donc 9 x 10 puissance 9 ici pour que le calcul soit bien clair pour la première fois je vais garder les unités donc voilà on mais l'unité et donc on multiplie par klein ont qu un ici le 5 x 10 puissance moins trois coups longs et par q 2 - 1 x 10 puissance moins cool et on prend la valeur absolue de tout ça et on vient donc divisé grandes divisions par la distance au carré donc 0.5 naître au carré alors ici on va mettre un peu d'ordre là-dedans da simplifier tout ça on va s'attaquer aux unités on peut voir en haut ici qu'on peut simplifier ce colon carrés avec les deux coulon qui sont là et ensuite je vais continuer en réécrivant la formule en dessous et en commençant simplifier on va commencer le calcul alors on a neuf ici 5 et moins alors ici on va multiplier + 5 et - 1 ce qui ne va nous donner moins cinq noms prend la valeur absolue donc au final il nous reste 5 et donc on multiplie 5 par deux fois 5 ce qui nous fait 45 ensuite on va simplifier les puissances de 10 alors ici on a 10 puissance 9 - 3 - 1 donc il faut faire la somme des puissances 9 - 3 ça nous fait 6 - 1 5 voilà et les unités en haut on a dit qu'il nous restait et newton mètre carré voilà et au dénominateur on à 0,5 au carré ce qui nous fait 0,25 et l'unité il nous reste des mètres carrés donc là encore une fois on simplifie les unités mètres carrés on va continuer le calcul alors divisé 45 / 0,25 0,25 c'est équivalent à un quart donc / 1 car c'est la même chose que x 4 alors on fait donc 45 x 4 on va d'abord faire 45 x 2 ça nous fait 90 90 et ensuite on multiplie encore par deux ça nous fera 180 donc il y en a 180 il reste 10 puissance 5 et l'unité le newton parfait car c'est une force on a bien pu nous donne est donc l'écriture scientifique ça se passerait à 1,8 alors pour avoir 1,8 on doit diviser 180 par 100 et donc si on divise ici par sao multiplient ici par sens et donc on ajoute deux à la puissance voilà et donc on a la valeur de l'intensité de la force électrostatique entre les deux charges qu'elle est de 1,8 fois 10 puissance est newton est alors faut pas oublier quelque chose c'est qu'on doit aussi dire quel est le sens de cette force alors on a dit elle était attractif et donc si on la représente ici cette force exercée par chaque particule sur l'autre de manière attractive avec cette intensité là cette intensité qui par ailleurs est une valeur très élevée à 1,8 fois 10 puissance est mais bon c'est normal parce qu'on a pris en qualité des charges très forte et en particulier à cette distance et voilà c'est fait on a calculé la forces électrostatiques selon la loi de coulon