Fiche de révision : Forces et champs d’interaction

📋 Plan du Cours

1. Force gravitationnelle entre deux astres
2. Notation vectorielle et troisième loi
3. Interactions entre charges électriques
4. Force électrostatique et gravitationnelle
5. Champ de gravitation
6. Champ électrostatique

📖 1. Force gravitationnelle entre deux astres

★ À maîtriser

• Deux astres de masses $m_A$ et $m_B$, séparés par une distance $d$, exercent l’un sur l’autre des forces gravitationnelles.

📌 La force gravitationnelle exercée sur un astre a pour point d’application cet astre et est dirigée vers le centre de l’autre astre.

📐 Formule - La norme de la force gravitationnelle entre deux astres vérifie $F = G\frac{m_A m_B}{d^2}$ : elle est proportionnelle au produit des masses et inversement proportionnelle au carré de leur distance.

Compléments

• Pour calculer la force gravitationnelle en unités du système international, les masses sont exprimées en kilogrammes, la distance en mètres et la force en newtons.

📖 2. Notation vectorielle et troisième loi

★ À maîtriser

📐 Formule - Les forces gravitationnelles réciproques vérifient $\vec{F}_{B/A} = -\vec{F}_{A/B}$ : elles ont même norme et des sens opposés.

Compléments

📌 La direction des forces gravitationnelles est la droite reliant les centres des deux astres, tandis que leur sens indique vers quel astre chaque force est dirigée.

• Dans la notation vectorielle, la force exercée par B sur A est appliquée en A, et la force exercée par A sur B est appliquée en B.

💡 Astuce mémo

Même direction, sens opposés : les forces réciproques se répondent.

📖 3. Interactions entre charges électriques

★ À maîtriser

📌 Deux charges de même signe se repoussent, tandis que deux charges de signes opposés s’attirent.

• L’attraction entre les électrons négatifs du cortège électronique et les protons positifs du noyau contribue à la stabilité de la matière à l’échelle atomique.

Compléments

• L’interaction électrostatique entre deux systèmes chargés augmente en intensité lorsque la distance qui les sépare diminue.

📌 La direction d’une force électrostatique est la droite qui relie les deux systèmes chargés, que l’interaction soit attractive ou répulsive.

• Dans un solide ionique de chlorure de sodium, les interactions entre ions contribuent à la stabilité du cristal.

💡 Astuce mémo

Signes opposés : attraction ; même signe : répulsion.

📖 4. Force électrostatique et gravitationnelle

★ À maîtriser

📐 Formule - L’intensité de la force électrostatique entre deux charges ponctuelles vaut $F = k\frac{|q_A q_B|}{r^2}$, où $k$ est la constante de Coulomb, les charges sont en coulombs et la distance en mètres.

• La force gravitationnelle est toujours attractive, tandis que la force électrostatique peut être attractive ou répulsive selon les signes des charges.

Compléments

• L’intensité d’une force est toujours positive et se calcule avec les valeurs absolues des charges, même si les charges elles-mêmes peuvent être positives ou négatives.

📐 Formule - Pour deux charges de même signe, les forces électrostatiques sont répulsives et leurs vecteurs sont de sens opposés : $\vec{F}_{B/A}=-\vec{F}_{A/B}$.

📌 Les interactions gravitationnelles prédominent à l’échelle astronomique et sur de très longues distances, tandis que les interactions électrostatiques prédominent aux échelles humaine et atomique.

• Les forces gravitationnelle et électrostatique sont des interactions à distance, dirigées selon la droite reliant les centres des deux corps et inversement proportionnelles au carré de leur distance.

💡 Astuce mémo

La gravitation attire toujours ; l’électrostatique attire ou repousse.

📖 5. Champ de gravitation

🔑 Notions clés & Définitions

• Champ de gravitation : La grandeur qui caractérise l’action gravitationnelle qu’un corps exerce en chaque point de l’espace sur un autre corps.
• Champ uniforme : Possède en tout point la même direction, le même sens et la même norme.

★ À maîtriser

📐 Formule - La force gravitationnelle exercée par B sur A s’écrit $\vec{F}_{B/A}=m_A\vec{g}_B$, où $\vec{g}_B$ est le champ gravitationnel créé par B au point où se trouve A.

📐 Formule - La norme du champ gravitationnel créé par B à une distance r de son centre vaut $g_B=G\frac{m_B}{r^2}$.

Compléments

• Le champ gravitationnel créé par un astre est centripète : ses vecteurs pointent vers le centre de cet astre.

• L’unité du champ gravitationnel est le newton par kilogramme.

💡 Astuce mémo

La masse de B génère un champ, qui exerce une force sur A.

📖 6. Champ électrostatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Champ électrostatique : Caractérise l’action électrostatique qu’une charge exerce en chaque point de l’espace sur une autre charge.

★ À maîtriser

📐 Formule - La force électrostatique exercée par B sur A s’écrit $\vec{F}_{B/A}=q_A\vec{E}_B$, où $\vec{E}_B$ est le champ électrostatique créé par B au point où se trouve A.

📐 Formule - La norme du champ électrostatique créé par une charge $q_B$ à une distance r vaut $E_B=k\frac{|q_B|}{r^2}$.

Compléments

• L’unité du champ électrostatique est le newton par coulomb.

• Le champ électrostatique créé par B dépend de la charge de B et de la distance au point considéré, et non de la charge qui subit la force.

📊 Tableaux de synthèse

Champs gravitationnel et électrostatique