(Résolu) Notions de base : particules, énergie, vitesse...

[Pounia]

Bonjour,

Alors ce post va peut-être paraître bête mais je viens de me rendre compte que j'avais pas si bien compris quelques notions "de base" qui paraissent pourtant toutes simples...
Déjà j'ai beau relire les cours j'ai du mal à voir quand est-ce qu'on emploie la formule E=mc² ou bien Ec=1/2mv². J'ai cru comprendre que peutetre la première proposition concernait l'énergie au repos d'une particule mais je ne vois pas comment on peut avoir une énergie au repos en sachant que la vitesse vaut zéro ce qui pour moi donne E=m*0² ...
Ensuite utilise-t-on ces deux formules pour des particules ? Et d'ailleurs quelle définition donne-t-on exactement aux particules ? Sont-ce des photons, des électrons, des protons ? Comme vous le voyez tout d'un coup je me perds dans des choses simples.
Autre chose : avoir une vitesse relativiste, cela signifie-t-il avoir une vitesse proche de celle de la lumière ? A "qui" peut on appliquer cela et qu'est-ce que ça change au niveau des formules, peut-on en employer certaines qu'on ne pouvait pas avant avec une particule à vitesse non relativiste (comme la particule alpha) ? Par exemple pourrait-on appliquer ici E=hv ?

Voilà, en fait tout est flou j'ai beau essayer de m'en sortir dans les cours ça reste un peu vague dans ma tête.. Si vous pouviez me faire un touut mini topo Oui j'adore les topos quand vous aurez du temps ça serait top !

[Jonathan ☔]

E = 0.5 mv ² : C'est de la physique Newtonienne
E = mc² : C'est de la physique relativiste (la différence avec la physique Newtonienne, c'est que celle ci stipule qu'aucune particule ne peut aller plus vite que la lumière et que la masse d'un objet varie en fonction de sa vitesse)

E = 0.5 m v ² : Toute particule en mouvement correspond à une énergie dite cinétique, due à m et v.
E = mc² : Toute particule au repos correspond à une énergie, due à m.

C'est 2 modèles physiques différents!

On peut associer ces 2 modèles en disant qu'une particule a une énergie totale correspondant à l'énergie du au repos (due à sa masse uniquement) + l'énergie due à son mouvement.

Soit : E = 0.5 mv² + mc² , on peut appeler ca un modèle mixte

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Une particule a une vitesse relativiste si sa vitesse est proche de celle de la lumière (de l'ordre de 10^8 m/s ) Dans les QCM on parlera souvent (quasiment que) d'électrons à vitesse relativiste.

E = hv ne concerne que des RAYONNEMENTS DE PHOTONS!!!

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Un photon en mouvement SEULEMENT est une particule. Sinon c'est pas une particule car si le photon ne bouge pas, ca n'a pas de masse! C'est comme ca!

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Le modèle relativiste dit que :

Quand une particule a une vitesse de l'ordre de 10^8 m/s, sa masse augmente :

m2 = m1 / racine carrée (1 - v^2/c^2)

C'est tout ce qui change

[Pounia]

Merci beaucoup je n'avais pas vu que tu avais fini le message désolée !

Mais alors à ce QCM trouvé dans un livre d'annales de biophy, comment trouves tu la réponse (comment raisonnes tu ?)
" Dansle modèle de l'atome de Bohr, un électron de masse au repos m, gravitant à la vitesse v sur une orbite circulaire a une énergie cinétique égale à
A mc²
B- mv²
C 1/2 mc²
D mc² + 1/2mv²
E 1/2 mv² "

Donc la réponse est E, comment raisonne ton ? Qu'est ce qui nous permet de les éliminer ? D'autant plus que là on nous dit que la particule est au repos donc moi j'aurais utilisé mc²... D'ailleurs peut-on utiliser "c" lorsqu'on parle de l'électron ? Sachant qu'il n'ira jamais aussi vite que la lumière :s

MErci !

[Jonathan ☔]

Re!

Pour le QCM :

A - Faux : E=mc2 correspond à un modèle relativiste et non pas de Bohr
B - Faux : Ca n'existe pas comme relation
C - Faux : Ca n'existe pas non plus
D - Faux : E=0.5mv2 + mc2 n'est pas le modèle de Bohr, mais le modèle mixte, expliqué précédemment
E - Vrai : Le modèle de bohr est un modèle Newtonien (Voir Physique Mécanique), soit E = 0.5mv^2

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Pour résoudre ce QCM il fallait donc savoir que le modèle de Bohr est un modèle Newtonien ! Pourquoi ?

Le modèle de Bohr et le modèle de Rutherford vous le voyez aussi dans le polycope de physique quantique, ce sont 2 théories qui admettent que l'électron tourne autour du noyau comme les satellites tournent autour des planètes ! (Donc ==> Principe Fondamental de la Dynamique ==> Donc Mecanique Newtonienne )

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Attention! Dans l'énoncé ils disent que la masse de repos = m , et non pas que la particule est au repos!!

La particule gravite (donc est en mouvement) et a une masse de repos égal à m !!

Pourquoi ils disent ça dans l'énoncé? Pour nous embêter !

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Dernier Edit ^^ : Donc pour résoudre le QCM il fallait savoir que la physique a différentes théories (=modèles). Ce qu'il faut retenir c'est que :
- le modèle de bohr/rutherford dit que l'électron tourne autour d'un noyau en décrivant un mouvement circulaire (Cf Poly Physique Quantique ) , avec une énergie cinétique : E = 0.5 mv^2

- le modèle d'einstein/théorie de la relativité dit que la masse varie et dépend de la vitesse , on y associe la formule m = m(o)/racine carrée (1 - v^2/c^2), qui provient de la relation E = mc^2

Et Pour la physique relativiste : E = mc^2 concerne TOUJOURS une particule au repos
En physique relativiste , pour une particule en mouvement, l'énergie totale vaut : E = mc^2 - m(o)c^2 (car la physique relativiste dit que la masse change en fonction de la vitesse, donc on différencie la masse en mouvement et la masse au repos ^^)

Si tu as compris toutes ces notions, dans le QCM que tu m'as donné, parler de masse au repos pour le modèle de Bohr n'est pas très cool/judicieux? de la part du prof...car le modèle de Bohr ne dit pas que la masse change en fonction de la vitesse !

Bonnes révisions !

[Pounia]

Merci pour toutes ces explications John ! Dernière question : si l'electron est au repos et qu'on considere qu'il est dans un modele relativiste, pourra-t-on alors dans ces conditions utiliser E=mc^2 ?

[Jonathan ☔]

Oui c'est exactement ça !

Mais , il sera à 99% du temps en mouvement l'électron ! (surtout en QCM de biophysique , le Pr. Magné n'utilise pas vraiment d'électron au repos)

En QCM de physique oui, peut être, il faudra bien lire l'énoncé (quelquechose du genre "l'électron est en équilibre statique") et la oui, on pourrait utiliser E = mc^2 (cas très très rare)

[Pounia]

Parfait donc je crois que j'ai bien compris ^^ merci encore