Le modèle planétaire de Rutherford
Le modèle planétaire de Rutherford
Salut à tous
J'ai un devoir de physique sur le modèle de Rutherford qui me pose problème :
Voici l'énoncé :
Le modèle planétaire de Rutherford de l'atome postule l'existence d'un noyau considéré comme ponctuel autour duquel gravitent les électrons comme le font les planètes autour du soleil.
a) Dans un modèle planétaire, quelle condition nous assure l'immobilité du centre attracteur ?
Dans ces conditions, on considère le référentielle au centre de masse du centre attracteur.
b) Montrer que dans ce référentiel, sur les axes Ox et Oy, on obtient les équations différentielles non linéaire couplées suivantes :
$ \frac{d^{2}x}{dt^{2}}=k\frac{x}{(x^{2}+y^{2})^{\frac{3}{2}}} $
$ \frac{d^{2}y}{dt^{2}}=k\frac{y}{(x^{2}+y^{2})^{\frac{3}{2}}} $
Avec $ k = \frac{q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}}\times \frac{1}{m} $
*******************************************************************************************
a) Un noyau est près de 2 mille fois plus gros qu'un electron, donc il peut être considérer comme immobile.
b) Là j'ai essayer d'appliquer le PFD, mais ça ne va pas...
Selon Ox, je ferais :
$ m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=\frac{q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}r^{2}} $
Je ne comprend pas mon erreur !
Merci d'avance
J'ai un devoir de physique sur le modèle de Rutherford qui me pose problème :
Voici l'énoncé :
Le modèle planétaire de Rutherford de l'atome postule l'existence d'un noyau considéré comme ponctuel autour duquel gravitent les électrons comme le font les planètes autour du soleil.
a) Dans un modèle planétaire, quelle condition nous assure l'immobilité du centre attracteur ?
Dans ces conditions, on considère le référentielle au centre de masse du centre attracteur.
b) Montrer que dans ce référentiel, sur les axes Ox et Oy, on obtient les équations différentielles non linéaire couplées suivantes :
$ \frac{d^{2}x}{dt^{2}}=k\frac{x}{(x^{2}+y^{2})^{\frac{3}{2}}} $
$ \frac{d^{2}y}{dt^{2}}=k\frac{y}{(x^{2}+y^{2})^{\frac{3}{2}}} $
Avec $ k = \frac{q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}}\times \frac{1}{m} $
*******************************************************************************************
a) Un noyau est près de 2 mille fois plus gros qu'un electron, donc il peut être considérer comme immobile.
b) Là j'ai essayer d'appliquer le PFD, mais ça ne va pas...
Selon Ox, je ferais :
$ m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=\frac{q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}r^{2}} $
Je ne comprend pas mon erreur !
Merci d'avance
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
Le PFD est une équation vectorielle, qu'il faut ensuite projeter sur la base choisie, e.g. en cartésienne selon l'axe des x :
$ m \ \vec{a} \ = \ \vec{F} \quad \Longrightarrow \quad m \ \vec{a}\cdot \vec{e}_x \ = \ m \ \ddot{x} \ = \ \vec{F}\cdot \vec{e}_x $
Il faut donc commencer par exprimer la force sous forme de vecteur avant de la projeter.
$ m \ \vec{a} \ = \ \vec{F} \quad \Longrightarrow \quad m \ \vec{a}\cdot \vec{e}_x \ = \ m \ \ddot{x} \ = \ \vec{F}\cdot \vec{e}_x $
Il faut donc commencer par exprimer la force sous forme de vecteur avant de la projeter.
"You can't really understand anything unless you can calculate it." (Freeman J. Dyson)
www.laphyth.org
www.laphyth.org
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
Merci de ton aide !
Mais du coup à partir de ça je ne comprend pas comment on peut retrouver les équations donnée dans l'énoncé...
Mais du coup à partir de ça je ne comprend pas comment on peut retrouver les équations donnée dans l'énoncé...
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
??
C'est très moche. Pense tout ça en polaires et ensuite repasse en cartésiennes...ce sera trivial.
C'est très moche. Pense tout ça en polaires et ensuite repasse en cartésiennes...ce sera trivial.
Pas prof.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
En polaire ?
C'est à dire en coordonnée cylindrique avec z constante ?
Du coup on aurait :
$ x = r\:cos\theta $
$ y = r\:sin\theta $
$ r=\sqrt{x^{2}+y^{2}} $
Du coup selon $ \underset{er}{\rightarrow} $ - On a r constant donc : $ -m\: r\dot{\theta ^{2}}= F $ ?
C'est à dire en coordonnée cylindrique avec z constante ?
Du coup on aurait :
$ x = r\:cos\theta $
$ y = r\:sin\theta $
$ r=\sqrt{x^{2}+y^{2}} $
Du coup selon $ \underset{er}{\rightarrow} $ - On a r constant donc : $ -m\: r\dot{\theta ^{2}}= F $ ?
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
On a :
$ \displaystyle \vec{F} \ = \ \frac{k}{r^2} \ \vec{e}_r $
En dehors de l'origine :
$ \displaystyle \vec{r} \ = \ r \ \vec{e}_r \quad \Longrightarrow \quad \vec{e}_r \ = \ \frac{\vec{r}}{r} $
D'où :
$ \displaystyle \frac{\vec{e}_r}{r^2} \ = \ \frac{\vec{r}}{r^3} \ = \ \frac{\vec{OM}}{\vert\vert\vec{OM}\vert\vert^3} $
$ \displaystyle \vec{F} \ = \ \frac{k}{r^2} \ \vec{e}_r $
En dehors de l'origine :
$ \displaystyle \vec{r} \ = \ r \ \vec{e}_r \quad \Longrightarrow \quad \vec{e}_r \ = \ \frac{\vec{r}}{r} $
D'où :
$ \displaystyle \frac{\vec{e}_r}{r^2} \ = \ \frac{\vec{r}}{r^3} \ = \ \frac{\vec{OM}}{\vert\vert\vec{OM}\vert\vert^3} $
"You can't really understand anything unless you can calculate it." (Freeman J. Dyson)
www.laphyth.org
www.laphyth.org
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
Merci beaucoup de ton explication !
Mais je ne comprend pas très bien pourquoi on écris : $ \frac{\underset{e_{}r}{\rightarrow}}{r^{2}} = \frac{\underset{r}{\rightarrow}}{r^{3}} $ ?
Parce que du coup, on a : $ \overrightarrow{F}= \frac{k}{r^{3}}{\overrightarrow{r}} $,mais...
Je suis un peu perdu là !
Mais je ne comprend pas très bien pourquoi on écris : $ \frac{\underset{e_{}r}{\rightarrow}}{r^{2}} = \frac{\underset{r}{\rightarrow}}{r^{3}} $ ?
Parce que du coup, on a : $ \overrightarrow{F}= \frac{k}{r^{3}}{\overrightarrow{r}} $,mais...
Je suis un peu perdu là !
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
Qu'est ce que tu glandouilles??
Du calme.
Écris le PFD. Le PFD est une égalité *vectorielle*. On veut voir ta version de ce PFD.
Une fois que tu as une version correcte de ce PFD, il te faut le projeter sur une base....et on n'a pas trop le choix vu que l'énoncé veut des équations scalaires avec du x et du y.
Du calme.
Écris le PFD. Le PFD est une égalité *vectorielle*. On veut voir ta version de ce PFD.
Une fois que tu as une version correcte de ce PFD, il te faut le projeter sur une base....et on n'a pas trop le choix vu que l'énoncé veut des équations scalaires avec du x et du y.
Pas prof.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
D'accord,
D'après le PFD on a :
$ m\overrightarrow{a}=\overrightarrow{F} $
Si on se place en polaire, on a : $ \overrightarrow{a}=(\ddot{r}-r\dot{\theta }^{2}).{\overrightarrow{e_{r}}}\: +\: (2\dot{r}\dot{\theta }+r\ddot{\theta }).\overrightarrow{e_{\theta}} $
Et après on projette en remplaçant r ?
Je ne comprend pas ce qui ne va pas, dans ce que j'ai dis auparavant ...
D'après le PFD on a :
$ m\overrightarrow{a}=\overrightarrow{F} $
Si on se place en polaire, on a : $ \overrightarrow{a}=(\ddot{r}-r\dot{\theta }^{2}).{\overrightarrow{e_{r}}}\: +\: (2\dot{r}\dot{\theta }+r\ddot{\theta }).\overrightarrow{e_{\theta}} $
Et après on projette en remplaçant r ?
Je ne comprend pas ce qui ne va pas, dans ce que j'ai dis auparavant ...
Re: Le modèle planétaire de Rutherford
mais non..on s'en tape de l'accélération en polaires...
Fais un dessin...et projette simplement les vecteurs a et F sur ex ey et basta.
Fais un dessin...et projette simplement les vecteurs a et F sur ex ey et basta.
Pas prof.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.