Comparaison entre interaction électrostatique et gravitationnelle

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Même forme mathématique en 1/d^2 ; gravitation toujours attractive, électrostatique attractive ou répulsive. • Entre un proton et un électron : F_e/F_g 2 10^39, quelle que soit la distance. • Échelle atomique : l'électrostatique domine ; échelle astronomique : la matière est neutre, la gravitation domine.

Le cours

Comparaison entre interaction électrostatique et gravitationnelle Points communs : les deux forces s'exercent à distance, sont portées par la droite qui joint les deux corps, obéissent au principe des actions réciproques et varient comme 1/d^2. Différences : • la gravitation agit entre masses, toujours positives : elle est toujours attractive ; l'interaction électrostatique agit entre charges, positives ou négatives : elle est attractive ou répulsive ; • les constantes sont très différentes : G = 6,67 10^-11 contre k 9,0 10^9 (unités SI). F_e/F_g = k\, e^2/G\, m_e\, m_p 2,3 10^39\ (proton-électron) Ce rapport ne dépend pas de la distance, puisque les deux forces varient toutes deux en 1/d^2. Quelle interaction domine ? • Échelle atomique et moléculaire : l'interaction électrostatique domine de très loin ; elle assure la cohésion des atomes, des molécules et des solides. La gravitation y est négligeable. • Échelle astronomique : les astres sont électriquement neutres (autant de charges + que de -), les forces électriques se compensent ; seule la gravitation, qui s'additionne sans jamais se compenser, gouverne le mouvement des planètes, des satellites et des marées. • Noyau atomique : les protons se repoussent violemment ; ni l'électrostatique ni la gravitation n'expliquent sa cohésion, assurée par une autre interaction, l'interaction forte. Astuce et méthode clé Pour savoir quelle interaction domine, demande-toi si les objets sont chargés (particules, ions) ou globalement neutres (planètes, objets du quotidien) : une charge nette, même minuscule, l'emporte sur la gravitation entre petits objets. Piège classique à éviter Croire que la gravitation l'emporte toujours parce qu'elle gouverne l'Univers : entre deux protons, la répulsion électrique est environ 10^36 fois plus forte que l'attraction gravitationnelle.

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