mouvement dans un champ uniforme
Posté : lun. 28 déc. 2020 16:46
Bonjour,
J'ai un exercice à faire en physique et j'ai un petit peu de mal est-ce que l'on peut m'aider ?
SUJET EX 2
On se propose de déterminer la vitesse d’éjection de particules α (ou noyau d’Helium2 4He) émises par le radium
226 88Ra lors de sa désintégration.
On place la substance radioactive en S au fond d’un cylindre creux en plomb d’axe x’x et on admettra que les
particules α émises sortent du cylindre avec un vecteur vitesse v0 parralèle à l’axe x’x. Le faisceau pénètre en
O, avec la vitesse v0 toujours parralèle à l’axe x’x, dans l’espace vide d’air entre deux plaques horizontales P1
et P2 d’un condensateur, distantes de d et de longueur l.
En l’absence de champ électrique entre les plaques, on observe, sur une plaque réceptrice disposée
perpendiculairement à x’x à une distance D de l’entrée du condensateur, une tache en A.
On créé un champ électrique uniforme en appliquant, entre P1 et P2 une tension constante U. On constate alors que la tache se forme en A’.
Données : e = 1,6.10-19 C ; masse du proton et du neutron m0 = 1,67.10-27 kg ; d = 12 cm ; D = 50 cm ;
l = 19 cm ; U = 6.103 V ; intensité du champ de pesanteur g = 9,81 m.s-2
Rappels : * Une particule de charge q placée dans un champ électrique E subit l’action d’une force F = qE.
* Si le champ électrique est uniforme entre deux plaques parallèles distantes de d et soumises à la
tension U alors E = U
d
.
1. Montrer que la charge de la particule α est q = 2e et que sa masse est m = 4 m0.
2. Donner les 3 caractéristiques du champ électrique E existant entre les plaques P1et P2 permettant d’observer
la déviation du faisceau de particules α de A (sans champ électrique) à A’ (avec le champ électrique E).
3. Dans le référentiel terrestre lié au condensateur auquel est attaché le repère (O, i, j ), montrer que les
équations horaires du vecteur position de la particule α entre les plaques P1 et P2 du condensateur sont :
x (t) = v0 t
y (t) = (e/4m0) E t2
4. Que dire du mouvement de la particule lorsque celle-ci n’est plus soumise au champ électrique E à la sortie
du condensateur ?
5. Montrer que la mesure de AA’ = 9,3 mm permet de déterminer l’expression de la vitesse initiale v0 des
particules α. Calculer la valeur v0.
- recherche ex 2 :
1)
2) vecteur E : sens = de l'armature positive vers l'armature négative, direction = perpendiculaire aux plaques, norme = E = U/L
3) partir de la 2ème loi de Newton : m. vecteur a = vecteur F = q. vecteur E ----> vecteur a = q/m . vecteur E
ax(t)= q/m . Ex ---> vx(t) = q/m. Ext + K (avec K=0 car à t = o sec V0=0m/s)
ay(t) = 0
Or ça ne fonctionne pas pour répondre à la question.
4)
5)
Merci
Margot
J'ai un exercice à faire en physique et j'ai un petit peu de mal est-ce que l'on peut m'aider ?
SUJET EX 2
On se propose de déterminer la vitesse d’éjection de particules α (ou noyau d’Helium2 4He) émises par le radium
226 88Ra lors de sa désintégration.
On place la substance radioactive en S au fond d’un cylindre creux en plomb d’axe x’x et on admettra que les
particules α émises sortent du cylindre avec un vecteur vitesse v0 parralèle à l’axe x’x. Le faisceau pénètre en
O, avec la vitesse v0 toujours parralèle à l’axe x’x, dans l’espace vide d’air entre deux plaques horizontales P1
et P2 d’un condensateur, distantes de d et de longueur l.
En l’absence de champ électrique entre les plaques, on observe, sur une plaque réceptrice disposée
perpendiculairement à x’x à une distance D de l’entrée du condensateur, une tache en A.
On créé un champ électrique uniforme en appliquant, entre P1 et P2 une tension constante U. On constate alors que la tache se forme en A’.
Données : e = 1,6.10-19 C ; masse du proton et du neutron m0 = 1,67.10-27 kg ; d = 12 cm ; D = 50 cm ;
l = 19 cm ; U = 6.103 V ; intensité du champ de pesanteur g = 9,81 m.s-2
Rappels : * Une particule de charge q placée dans un champ électrique E subit l’action d’une force F = qE.
* Si le champ électrique est uniforme entre deux plaques parallèles distantes de d et soumises à la
tension U alors E = U
d
.
1. Montrer que la charge de la particule α est q = 2e et que sa masse est m = 4 m0.
2. Donner les 3 caractéristiques du champ électrique E existant entre les plaques P1et P2 permettant d’observer
la déviation du faisceau de particules α de A (sans champ électrique) à A’ (avec le champ électrique E).
3. Dans le référentiel terrestre lié au condensateur auquel est attaché le repère (O, i, j ), montrer que les
équations horaires du vecteur position de la particule α entre les plaques P1 et P2 du condensateur sont :
x (t) = v0 t
y (t) = (e/4m0) E t2
4. Que dire du mouvement de la particule lorsque celle-ci n’est plus soumise au champ électrique E à la sortie
du condensateur ?
5. Montrer que la mesure de AA’ = 9,3 mm permet de déterminer l’expression de la vitesse initiale v0 des
particules α. Calculer la valeur v0.
- recherche ex 2 :
1)
2) vecteur E : sens = de l'armature positive vers l'armature négative, direction = perpendiculaire aux plaques, norme = E = U/L
3) partir de la 2ème loi de Newton : m. vecteur a = vecteur F = q. vecteur E ----> vecteur a = q/m . vecteur E
ax(t)= q/m . Ex ---> vx(t) = q/m. Ext + K (avec K=0 car à t = o sec V0=0m/s)
ay(t) = 0
Or ça ne fonctionne pas pour répondre à la question.
4)
5)
Merci
Margot