Attraction et répulsion

Signification de l'attraction et de la répulsion en physique

Comme nous l'avons déjà mentionné en physique, il existe un type spécial de force appelé forces sans contact.

Les forces sans contact peuvent être attractives ou répulsives.

Attraction et répulsion des charges

Il existe deux types de charges : les charges positives et les charges négatives. Si deux objets ont le même type de charge, la force électrostatique entre eux sera répulsive .Cela signifie que si un objet chargé positivement s'approche d'un autre, ils se repousseront tous les deux. Il en va de même pour deux objets chargés négativement.

Les objets ayant les mêmes charges ressentent une force répulsive, StudySmarter Originals.

En revanche, les charges opposées s'attirent. Ainsi, lorsqu'un objet chargé positivement se trouve à proximité d'un objet chargé négativement, ils se tirent l'un vers l'autre et ont tendance à se rapprocher.

Les objets de charges opposées ressentent une force d'attraction, StudySmarter Originals

Loi de l'attraction et de la répulsion des forces électrostatiques

En 1785, Charles-Augustin de Coulomb, a mesuré l'ampleur des forces électrostatiques entre les objets chargés à l'aide d'une balance de torsion qu'il a inventée. Il a utilisé une aiguille munie d'un disque en laiton à une extrémité et d'un contrepoids à l'autre. L'aiguille était suspendue par une fibre afin qu'elle puisse tourner. Il a ensuite chargé une sphère métallique et le disque de laiton avec le même type de charge et a mesuré la distance à laquelle ils se repoussaient l'un l'autre à l'aide d'une échelle fixée à la partie extérieure de l'appareil.

Après avoir répété ce processus pour différentes quantités de charges, il a pu trouver une formule pour quantifier la force des forces électrostatiques. Cette formule est maintenant connue sous le nom de loi de Coulomb et dépend de la charge des objets et de la distance qui les sépare.

$F=\frac{\text{k}{Q}_1{Q}_2}{d^2}$

Dans cette formule, la force$F$est mesurée en newtons$\text{(N)}$,$Q_1$est la charge du premier objet en coulombs$\left(\mathrm{C}\right)$de même,$Q_2$est la valeur de la charge du deuxième objet, et$d$est la distance qui les sépare, mesurée en mètres$\left(\mathrm{m}\right)$. La constante$\text{k}$est appelée constante de la loi de Coulomb et dépend du milieu dans lequel se trouvent les objets chargés. Par exemple, si les objets sont dans le vide, la valeur de$\text{k}$est d'environ$9\times {10}^9\frac{{\text{Nm}}^2}{{\text{C}}^2}$.

Attraction et répulsion entre aimants

Exemples d'attraction et de répulsion

Maintenant que nous comprenons comment fonctionnent les forces électrostatiques et magnétiques, nous allons explorer quelques exemples quotidiens où nous pouvons observer les forces d'attraction et de répulsion en action.

Exemples d'attraction et de répulsion : Les forces électrostatiques

L'électricité statique est un exemple très courant. Tu peux charger négativement un ballon en le frottant contre tes cheveux. Lors du frottement, de nombreux électrons "sautent" des cheveux au ballon. Les cheveux sont donc chargés positivement en raison du manque d'électrons, et comme le ballon a gagné ces électrons, il est maintenant chargé négativement.

Un ballon peut être chargé négativement en le frottant contre tes cheveux, StudySmarter Originals

Le ballon est maintenant attiré par les cheveux chargés positivement. La force électrique peut être observée à distance lorsque le ballon est rapproché des cheveux - les cheveux sont attirés vers la surface du ballon. Le cheveu et le ballon sont attirés l'un par l'autre.

Le ballon attire les cheveux chargés positivement, StudySmarter Originals

De même, si deux ballons sont frottés contre des cheveux, ils sont tous les deux chargés négativement. Si on les rapproche, ils se repoussent l'un l'autre.

Deux ballons chargés négativement se repoussent, StudySmarter Originals

Comme tu l'as peut-être déduit, c'est la même raison pour laquelle le peigne attire le jet d'eau après que tu l'aies passé dans tes cheveux : il obtient une charge électrostatique !

Exemples d'attraction et de répulsion : Les forces magnétiques

Comme nous l'avons expliqué précédemment, tu peux voir l'attraction et la répulsion dues aux forces magnétiques lorsque tu joues avec deux aimants. Cependant, si tu n'as qu'un seul aimant, tu peux quand même constater que celui-ci attire certains métaux. Enparticulier, le fer, le cobalt et le nickel sont fortement attirés par les aimants car ils sont ferromagnétiques.