La matière à différentes échelles

I. Ordres de grandeur des dimensions des différentes structures de l’Univers.

De l’objet le plus petit, le noyau atomique, au plus grand, l’Univers, il y a 41 ordres de grandeurs.

II. Les particules élémentaires.

Les particules élémentaires sont les particules de base de la matière. Elles ne peuvent pas être divisées en particules plus petites.

On compte :

• les nucléons, protons et neutrons, situés dans le noyau ;

• les électrons, situés autour du noyau.

Particule

Masse (kg)

Charge électrique (C)

Proton

1,673.10-27

1,6.10-19

Neutron

1,675.10-27

0

Electron

9,1.10-31

-1,6.10-19

Remarques :

1) La charge "1,6.10-19 C" est appelée "charge élémentaire", notée "e". Toute charge électrique q (d’un noyau, d’un ion, etc…) est un multiple entier de e :

où n est un entier.

2) On sait aujourd’hui que les nucléons ne sont pas réellement des particules élémentaires, puisque composés eux-mêmes de quarks.

III. Les interactions fondamentales.

1. L’interaction gravitationnelle.

L’interaction gravitationnelle est responsable de la cohésion de la matière à l’échelle astronomique.

Deux objets A et B de masses respectives mA et mB et dont les centres sont séparés d’une distance d exercent l’un sur l’autre une force d’intensité :

F en N ;

mA et mB en kg ;

d en m ;

G = 6,67.10-11 N.m2.kg-2 est la constante de gravitation universelle.

Remarques :

1) L’interaction gravitationnelle est toujours attractive.

2) et ont la même droite d’action :

3) La portée de l’interaction gravitationnelle est infinie.

2. L’interaction électromagnétique.

L’interaction électromagnétique assure la cohésion de la matière de l’échelle atomique à l’échelle humaine.

Deux corps A et B de charges respectives qA et qB, et dont les centres sont séparés d’une distance d, exercent l’un sur l’autre une force d’intensité :

F

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