Dix questions pour vérifier tes connaissances sur les interactions fondamentales et les champs. Choisis une seule réponse par question, puis lis l’explication. Constantes : G = 6,67 × 10⁻¹¹ N·m²·kg⁻², k = 9,0 × 10⁹ N·m²·C⁻².
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
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Si la distance entre deux corps est doublée, la force gravitationnelle qu’ils exercent l’un sur l’autre est…
F varie en 1/d² : avec 2d, F est divisée par 2² = 4.
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Quelle est l’unité de la constante gravitationnelle G ?
F = G mA mB ÷ d² donne G = F d² ÷ (mA mB), soit des N·m²·kg⁻².
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Deux charges de signes opposés exercent l’une sur l’autre…
Signes opposés : attraction ; les deux forces ont toujours la même valeur (interaction réciproque).
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Deux charges q₁ = q₂ = 1,0 µC sont séparées de 0,30 m. Quelle est la valeur de la force électrostatique ?
F = k q₁ q₂ ÷ d² = 9,0 × 10⁹ × 1,0 × 10⁻¹² ÷ 0,090 = 0,10 N.
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Quelle est la valeur approchée de l’intensité de la pesanteur à la surface de la Terre ?
g = G M ÷ R² ≈ 9,8 N/kg ; 1,6 N/kg est la valeur sur la Lune.
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Dans un champ électrique uniforme, un électron subit une force…
F = q E avec q = −e < 0 : la force est de sens opposé à E.
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Une tension U = 200 V est appliquée entre deux plaques distantes de 4,0 cm. Quelle est la valeur du champ entre elles ?
E = U ÷ d = 200 ÷ 0,040 = 5 000 V/m, avec d converti en mètres.
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Dans quelle unité mesure-t-on un champ magnétique ?
Le champ magnétique s’exprime en teslas (T) ; le V/m mesure un champ électrique et le N/kg un champ de gravitation.
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À l’extérieur d’un aimant, les lignes de champ magnétique…
Les lignes sont orientées du nord vers le sud à l’extérieur, et se referment à l’intérieur de l’aimant.
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Dans l’atome d’hydrogène, quel est l’ordre de grandeur du rapport entre la force électrique et la force gravitationnelle proton-électron ?
Fe ≈ 8 × 10⁻⁸ N contre Fg ≈ 4 × 10⁻⁴⁷ N : le rapport est de l’ordre de 10³⁹, la gravitation est négligeable.
Les notions passées en revue dans ce QCM interactions champs
- Interaction réciproque et forces opposées
- Loi de la gravitation et champ de pesanteur
- Loi de Coulomb : attraction et répulsion
- Champ électrostatique et champ uniforme E = U ÷ d
- Champ magnétique et lignes de champ
- Ordres de grandeur : gravitation et électricité
Le piège classique
Le piège classique : oublier de convertir les distances en mètres et les charges en coulombs avant d’appliquer F = k |q₁ q₂| ÷ d². Autre erreur fréquente : donner à la force sur un électron le sens du champ électrique, alors qu’elle est de sens opposé car sa charge est négative.
La bonne habitude
Pour chaque problème, commence par un schéma : place les charges ou les masses, trace les forces avec leur sens, puis seulement applique la loi. Vérifie l’ordre de grandeur de la réponse : 10⁻⁸ N entre un électron et un proton est plausible, 10⁸ N ne l’est pas.
Questions fréquentes
Quelle différence entre champ et force ?
Le champ est une propriété de l’espace créée par un système (masse, charge, aimant) et existe même sans objet test. La force est ce que subit un objet placé dans le champ : F = m g, F = q E.
Pourquoi la gravitation ne se voit-elle pas entre deux objets du quotidien ?
Parce que G est très petit (6,67 × 10⁻¹¹ N·m²·kg⁻²) : entre deux personnes à 1 m l’une de l’autre, la force est de l’ordre de 10⁻⁷ N. Seule la masse énorme d’un astre rend la gravitation perceptible.
Comment sait-on dans quel sens pointe une boussole ?
L’extrémité nord de l’aiguille s’aligne sur le vecteur champ magnétique : elle pointe dans le sens du champ, c’est-à-dire vers le pôle sud d’un aimant proche et vers le nord géographique pour le champ terrestre.
Un champ uniforme existe-t-il vraiment ?
C’est un modèle : entre deux plaques parallèles proches, loin des bords, le champ est pratiquement uniforme. Le champ de pesanteur est uniforme à quelques mètres près au voisinage du sol.