La force de Lorentz

[frozenPyro]

Bonjour !
Je réalise un TPE sur les phénomènes météorologiques solaires et leur prévision. Je suis en train de faire la partie sur les vents solaires et je bloque un peu sur la force de lorentz. J'ai compris comment on calculait son intensité mais je n'arrive pas à comprendre comment ça se passe au niveau de la Terre quand les particules de vent solaire entrent en contact avec le champ magnétique. J'ai essayé de faire un exercice de mon livre de physique pour mieux comprendre mais ça m'a plus embrouillé qu'autre chose. L'exercice est le suivant :
On considère un électron (une des particules qui constituent les vents solaire), de charge q = -1.6*10-19 C, qui entre dans le champ magnétique terrestre à une vitesse de 5.0*106 m.s-1. La direction du vecteur vitesse forme un angle de 30° avec le vecteur champ magnétique. L'intensité du champ magnétique terrestre vaut B = 2.0*10-5 T.
1)Schema de la situation sans souci d'échelle
2)Intensité de la force
3)a)Un proton dont la masse est 10 000 fois plus grande que celle de l'électron subit-il une action mécanique modélisée par une force dont l'intensité est 10 000 fois plus grande .
b)Calculer le rapport entre l'intensité de cette force et celle du poid du proton. Commenter.

J'ai fais un schema:

mais je ne comprends pas. Les particules de vent solaire sont censées se diriger vers les pôles. Pourtant comme la force est orthogonale au deux autres vecteurs, mon schema aurait tendance à dire que la force va se diriger vers moi au lieu d'aller vers les pôles.

2)F = 1.6*10^-17

3)a)Non car ça ne dépend pas de la masse
b)pas fait pas utile pour comprendre la force de lorentz je crois

Voila j'espere que vous pourrez m'aider
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[frozenPyro]

Voici mes explications pour le moment :
Si les particules des vents solaires sont déviées, c'est parce qu'en arrivant en contact avec le champ magnétique terrestre, elles subissent une force appelée force de Lorentz. Autrement dit, lorsque qu'une particule de charge q approche de la Terre à la vitesse v (écriture vectorielle) , elle subit une action due au champ magnétique terrestre B (écriture vectorielle) qu'on modélise par la force de Lorentz. L'intensité de cette force s'exprime :

F = q(v^B)

v^B est le produit vectoriel de v et B : le vecteur résultant est orthogonal (=perpendiculaire)à B et à v et est égal à v*B*sin x où x est l'angle entre les vecteurs B et v

Ainsi F = q*v*B*sin x

Si les particules arrivent perpendiculairement aux lignes de champ magnétique (autrement dit si les vecteur B et v sont perpendiculaires), alors la force est maximale. En revanche si les vecteur B et v sont parallèles, alors la force est nulle.

[phys4]

Bonjour,
Vous avez la formule correcte, il suffit de continuer.

Au revoir.

[frozenPyro]

...
...
...
Ok

[A voir en vidéo sur Futura]

[frozenPyro]

Mais serait-il possible d'avoir quelles pistes de recherches de votre part ? J'ai énormément de travail et par conséquent pas forcément le temps pour comprendre seul ce que je ne comprends pas. Parce que peut-être que "comprendre c'est être capable de faire" mais dans mon cas je n'ai pas compris.

[frozenPyro]

Je viens de faire des recherches supplémentaires. Je sais désormais que les particules des vents solaires se retrouvent piégées dans les ceintures de radiation de Van Allen. Mais je ne comprends toujours comment la force de Lorentz intervient sur ces particules. En effet, ces particules suivent les lignes de champ magnétique terrestre mais si je fais un schéma (plus poussé de mon message), alors je n'obtiens pas que les particules suivent les lignes de champ.

[phys4]

Vous avez vu que la force est perpendiculaire au plan formé par le champ et la vitesse.
La composante de vitesse dans le sens du champ n'est donc pas modifiée, par contre la composante perpendiculaire aura une rotation autour de la ligne de champ.

Ainsi le mouvement des particules qui rencontre un champ suffisant sera une sorte d'hélice enroulée autour des lignes de champ, l'hélice se resserre quand le champ s'intensifie. Les flux de particules piégées von terminer leur trajectoires autour des pôles magnétiques et former les couronnes d'aurores polaires.

[frozenPyro]

Ah oui merci, c'est déjà un peu plus clair. J'avais vu une vidéo qui parlait de ça mais je n'avais pas tout compris. On appelle ça un mouvement hélicoïdal je crois.