Les 4 interactions fondamentales
\( \vec{F} = m\vec{a} \)
Principe fondamental de la dynamique
Hiérarchie des forces :
1. Nucléaire forte (plus intense)
2. Électromagnétique
3. Nucléaire faible
4. Gravitationnelle (moins intense)
2. Électromagnétique
3. Nucléaire faible
4. Gravitationnelle (moins intense)
Types d'interactions
Gravitationnelle :
- Affecte toutes les masses
- Portée infinie
- Toujours attractive
- \( F_g = G\frac{m_1m_2}{r^2} \)
Électromagnétique :
- Affecte charges électriques
- Portée infinie
- Attractive ou répulsive
- \( F_e = k\frac{q_1q_2}{r^2} \)
Nucléaire forte :
- Force entre nucléons
- Portée très courte (~10⁻¹⁵m)
- Assure la cohésion du noyau
Nucléaire faible :
- Désintégrations radioactives
- Portée très courte (~10⁻¹⁸m)
- Responsable de la fusion solaire
Caractéristiques des forces
Force = Grandeur vectorielle
Point d'application
Direction
Intensité
Unités
Force : Newton (N)
Distance : mètre (m)
Charge : Coulomb (C)
Masse : kilogramme (kg)
Constantes universelles :
G = 6,67×10⁻¹¹ m³.kg⁻¹.s⁻²
k = 8,99×10⁹ N.m².C⁻²
c = 3,00×10⁸ m.s⁻¹
k = 8,99×10⁹ N.m².C⁻²
c = 3,00×10⁸ m.s⁻¹
Applications concrètes
Poids d'un objet
\( P = mg \)
Où g = 9,81 N/kg (sur Terre)
Poids de 1 kg : P = 1 × 9,81 = 9,81 N
Force gravitationnelle Terre-Soleil
\( F_g = G\frac{M_T M_S}{d^2} \)
MT = 5,97×10²⁴ kg, MS = 1,99×10³⁰ kg, d = 1,50×10¹¹ m
Fg ≈ 3,52×10²² N
Force électrostatique
\( F_e = k\frac{|q_1||q_2|}{r^2} \)
Deux charges de 1 μC séparées de 1 cm
Fe = 8,99×10⁹ × (1×10⁻⁶)²/(0,01)² = 89,9 N
Points clés à retenir
Seules 4 interactions fondamentales existent
Les forces sont des grandeurs vectorielles
Les forces peuvent s'additionner vectoriellement
Toujours préciser le système étudié
