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Cohésion de la matière



  1. #1
    erectous

    Cohésion de la matière


    ------

    Quelles sont les forces qui entrent en jeu dans la cohésion de la matière ?
    Comment se fait-il qu'une matière garde sa structure plutôt que de s'étaler dans le vide ?
    L'hypothèse de l'intervention d'une pression extérieure pour justifier le maintien d'une matière dans sa forme est-elle envisageable ?

    -----

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  3. #2
    Micky²

    Re : Cohésion de la matière

    Bonjour Erectous !

    En fait, il existe 4 interactions fondamentales dans l'univers actuellement :
    - l'interaction gravitationnelle (la pomme attirée vers le sol, les marées ...),
    - l'interaction électrique ou électromagnétique plus généralement (la lumière, l'électricité ...),
    - l'interaction faible (responsable de la radioactivité principalement)
    - l'interaction forte.

    C'est cette dernière qui explique la cohésion de la matière.
    En effet, un atome est composé de protons et de neutrons au niveau de son noyau (autour duquel gravitent des électrons). Ce qui permet une cohésion de tout ce p'tit monde, c'est l'interaction forte, parce que c'est elle qui va lier les protons et neutrons entre eux au sein du noyau (sans cette interaction forte, l'interaction électrique des protons les répulserait, puisque ces protons sont tous chargés négativement, et du négatif face à du négatif, ça se repousse !).
    Le noyau se disloquerait si tu veux, sans cette interecation forte, la matière n'existerait donc pas, et nous ne serions pas en train d'en parler en ce moment Erectous !

    J'espère t'avoir éclairé un peu, bon week end !

  4. #3
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par Micky² Voir le message
    Le noyau se disloquerait si tu veux, sans cette interecation forte, la matière n'existerait donc pas,
    Comment la matière reste-t-elle repliée sur elle-même ?
    Un objet lancé suit une trajectoire rectiligne et semble ne pas pouvoir s'en écarter sauf si nous agissons sur lui. Alors qu'est-ce qui peut contenir l'atome pour qu'il n'explose pas ?
    L'interaction gravitationnelle se fait sentir jusqu'au niveau de l'atome. Ne pourrait-on pas lui donner un sens pour expliquer qu'elle intervient dans la cohésion inter et intra nucléaire ?

  5. #4
    Coincoin

    Re : Cohésion de la matière

    Salut,
    Un objet lancé suit une trajectoire rectiligne et semble ne pas pouvoir s'en écarter sauf si nous agissons sur lui. Alors qu'est-ce qui peut contenir l'atome pour qu'il n'explose pas ?
    Dans un noyau, c'est l'interaction forte qui lie les protons et les neutrons. Dans un atome, c'est l'interaction électromagnétique qui lie le proton (chargé +) et l'électron (chargé -).

    L'interaction gravitationnelle se fait sentir jusqu'au niveau de l'atome.
    Non. L'interaction gravitationnelle est totalement négligeable à ces échelles : dans un atome elle est 100000000000000000000000000000 00000000000 fois plus faible que l'interaction électromagnétique... L'interaction gravitationnelle ne devient important qu'à plus grande échelle, grâce au fait que toutes les masses sont positives alors que pour l'interaction électromagnétique les charges positives et négatives s'écrantent.
    Encore une victoire de Canard !

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Anacarsis_47

    Re : Cohésion de la matière

    la cohésion proprement dite de la matière en tant qu'ensemble d'atomes (pourquoi est est solide et pas gazeuse par ex) est liés aux interactions chimiques et physiques entre atomes:

    - interaction ionique
    - liaison chimique (covalente, ponts H,...)
    - interactions de van der Waals: Debye, Keesom et London

    La gravité est tout à fait négligeable.

  8. #6
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Les noms donnés : interaction forte, interaction électromagnétique, interaction ionique, interaction chimique sont des descriptions de ce qui est immédiatement visible et mesurable. Or je m'étonne de cette capacité de la matière à rester liée à elle-même, à tourner pour ainsi dire en rond. Comment peut-elle rester confinée en elle-même alors qu'elle recèle une énergie si colossale ?

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  10. #7
    Coincoin

    Re : Cohésion de la matière

    Comment peut-elle rester confinée en elle-même alors qu'elle recèle une énergie si colossale ?
    De quelle énergie parles-tu ? Il faut voir que l'énergie n'est pas forcément répulsive : il peut être plus intéressant énergétiquement pour un système d'être lié.
    Encore une victoire de Canard !

  11. #8
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    De quelle énergie parles-tu ? Il faut voir que l'énergie n'est pas forcément répulsive : il peut être plus intéressant énergétiquement pour un système d'être lié.
    Toutes les interactions ne sont-elles pas des sources d'énergie potentielles ? La plus spectaculaire est l'interaction forte qui par la fission dégage une quantité considérable d'énergie.
    En quoi est-il plus intéressant à un système de rester lié ?
    Cette capacité du noyau d'un atome à rester pelotonné sur lui-même correspond-elle pour lui à une pente naturelle ?

  12. #9
    Coincoin

    Re : Cohésion de la matière

    En quoi est-il plus intéressant à un système de rester lié ?
    L'énergie d'un système lié est plus basse que celle du système non-lié. Or la Nature est avare en énergie et la minimise autant que possible.

    Ainsi, mettre un électron autour d'un noyau plutôt que très loin, fait gagner de l'énergie, énergie qu'il faudrait fournir si on voulait les reséparer.
    Encore une victoire de Canard !

  13. #10
    Seirios

    Re : Cohésion de la matière

    Juste une petite faute qui n'a pas été corrigé :

    Citation Envoyé par Micky² Voir le message
    (sans cette interaction forte, l'interaction électrique des protons les répulserait, puisque ces protons sont tous chargés négativement, et du négatif face à du négatif, ça se repousse !).
    Les protons sont chargés positivement, mais ce doit être une erreur d'inattention
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  14. #11
    Karibou Blanc

    Re : Cohésion de la matière

    interaction ionique
    - liaison chimique (covalente, ponts H,...)
    - interactions de van der Waals: Debye, Keesom et London
    Ce sont toutes des forces d'origine électromagnétique.

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  15. #12
    philou21

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par erectous Voir le message
    ...
    Cette capacité du noyau d'un atome à rester pelotonné sur lui-même correspond-elle pour lui à une pente naturelle ?
    Oui la même pente naturelle qui te permet de rester assis sur ta chaise plutôt que te t'envoler au plafond...

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  17. #13
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Or la Nature est avare en énergie et la minimise autant que possible.

    Ainsi, mettre un électron autour d'un noyau plutôt que très loin, fait gagner de l'énergie, énergie qu'il faudrait fournir si on voulait les reséparer.
    Cette image de l'électron qui gravite à un certain niveau selon l'énergie disponible me paraît être une bonne explication. Il reste cependant une question : comment l'énergie condensée que représente la matière (E=mc²) reste-t-elle confinée ? Pourquoi n'a-t-elle par tendance à s'échapper à tout moment ?

  18. #14
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par philou21 Voir le message
    Oui la même pente naturelle qui te permet de rester assis sur ta chaise plutôt que te t'envoler au plafond...
    Si je reste rivé à ma chaise c'est en raison de la gravitation. Un peu plus haut il m'a été expliqué que l'interaction gravitationnelle était insignifiante au niveau des forces en jeu au sein de l'atome.

  19. #15
    Calvert

    Re : Cohésion de la matière

    Si je reste rivé à ma chaise c'est en raison de la gravitation. Un peu plus haut il m'a été expliqué que l'interaction gravitationnelle était insignifiante au niveau des forces en jeu au sein de l'atome.
    Mais dans l'atome, ce sont les autres forces qui agissent. Il existe un "puit de potentiel" lié aux interactions forte/faible/electromagnétiques qui confinent les quarks/nucléons/électrons là où ils sont.

  20. #16
    philou21

    Re : Cohésion de la matière

    Bien évidement, mais c'est exactement le même problème...

  21. #17
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Mais dans l'atome, ce sont les autres forces qui agissent. Il existe un "puit de potentiel" lié aux interactions forte/faible/electromagnétiques qui confinent les quarks/nucléons/électrons là où ils sont.
    La notion de " puits de potentiel " n'est pas facile à comprendre. J'ai vu qu'il en était question au sujet des trous noirs mais là il s'agit d'un puits de potentiel gravitationnel. Autrement dit, il semblerait qu'au niveau atomique les mouvements de la matière ne lui permettent pas de s'étendre dans l'espace environnant.

    Personnellement j'aurais opté pour une autre solution. Je pensais que la cohésion des atomes comme des planètes était le résultat d'une pression globale extérieure. Pour m'expliquer je prendrais l'idée que nous pourrions nous imaginer plongés dans l'univers infini comme un poisson se trouve soumis à une pression liée à son environnement. En d'autres termes, je dirais que la matière ne peut exister que si l'on prend en compte son environnement, l'espace l'infini.

  22. #18
    Karibou Blanc

    Re : Cohésion de la matière

    Je pensais que la cohésion des atomes comme des planètes était le résultat d'une pression globale extérieure.
    La cohésion s'explique simplement par le fait qu'il existe des interactions attractives entre les corps. C'est tout. Une charge electrique + tend à s'approcher d'une charge -, donc l'atome est stable (modulo la mécanique quantique). Un proton "préfère" rester avec un autre proton car à cause d'une attraction résiduelle provenant de l'interaction nucléaire forte. etc.... La cohésion des objets s'expliquent simplement par le fait que leurs constituants intéragissent de manière attractive, de sorte que l'objet ne se dissout pas dans l'espace environnent. En fait il arrive très souvent que les interactions entre constituant soient aussi répulsives, de sorte qu'il y a toujours compétition entre un effet attractif et un autre répulsif, tout deux dépendant de la distance, ainsi il existe toujours une valeur d'équilibre de la distance de séparation pour laquelle l'ensemble des constituant en interaction est stable. Ceci est représenté par ce qu'on appelle un puits de potentiel et la position de stabilité, ou d'équilibre attraction/repulsion est le fond du puits.
    Il arrive parfois que pour certaines raison, cet équilibre est brisé, à ce moment la soit l'attraction l'importe (c'est ce qui se passe pour une étoile en fin de vie par exemple, elle s'éffondre sur elle meme suite à l'attraction gravitationnelle qui n'est plus équilibrer par la pression de radiation de la réaction thermonucléaire qui la faisait briller) soit la répulsion l'importe (c'est ce qui se passe par exemple lorsqu'on fournit beaucoup d'énergie cinétique à un corps en le chauffant par exemple, ainsi un liquide d'évapore suite à un apport de chaleur.

    Je conseille vivement, à ce sujet, la lecture d'un excellent libre de vulgarisation de Pablo Jensen : Des atomes dans mon café creme.

    C'est tres tres bien fait, et on apprend énormément de choses en langage simple sur la cohésion de la matière.

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  24. #19
    curieuxdenature

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par erectous Voir le message
    ... Pour m'expliquer je prendrais l'idée que nous pourrions nous imaginer plongés dans l'univers infini comme un poisson se trouve soumis à une pression liée à son environnement. En d'autres termes, je dirais que la matière ne peut exister que si l'on prend en compte son environnement, l'espace l'infini.
    Bonjour erectous

    c'est une possibilité qui a déjà été envisagée, tu penses bien.
    Mais quand on désire faire une théorie, il faut envisager toutes les choses qui sont susceptibles d'être prédites. Dans le cas que tu soulignes, c'est justement le cas.

    Si une planète tenait en place grâce à une pression exterieure, (on va dire que l'attraction de la gravitation resulte de la dépression causée par une absorbsion partielle des particules responsables de cette pression universelle. En clair, 2 corps s'attirent parce qu'il y a moins de pression entre eux et cela obéit bien à l'inverse du carré des distances.) sa vitesse orbitale permet de prédire qu'elle devra aussi rencontrer plus de pression à l'avant qu'à l'arrière (un peu comme quand on court sous la pluie, on est plus mouillé devant que derrière), au fil du temps elle va donc ralentir et finir en spirale.
    Ce n'est pas ce qu'on observe, ce n'est pas la bonne réponse.

    a+
    L'electronique, c'est fantastique.

  25. #20
    coconet

    Re : Cohésion de la matière

    "au fil du temps elle va donc ralentir et finir en spirale"
    ?? a moins que le système solaire soit un système où le"vide" accompagne les panètes dans leur mouvement?

  26. #21
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    La cohésion s'explique simplement par le fait qu'il existe des interactions attractives entre les corps. C'est tout.
    La cohésion des objets s'expliquent simplement par le fait que leurs constituants intéragissent de manière attractive, de sorte que l'objet ne se dissout pas dans l'espace environnent.
    Comparer chaque atome à de petits aimants est présenter le problème sans détour.
    Si un aimant attirait à lui le fer comment cela pourrait-il être imagé ? Comment une onde émanant de l'aimant pourrait-elle avoir un effet à rebours ?
    Il est possible aussi de penser que l'aimant crée tout autour un vide en sorte que tout objet en fer se trouve poussé vers lui par cette pression intrinsèque liée à l'infini.

  27. #22
    deep_turtle

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par erectous
    Or je m'étonne de cette capacité de la matière à rester liée à elle-même, à tourner pour ainsi dire en rond.
    A qui le dis-tu...

    Il est possible aussi de penser que l'aimant crée tout autour un vide en sorte que tout objet en fer se trouve poussé vers lui par cette pression intrinsèque liée à l'infini.
    Il est possible aussi de penser que ce sont des diablotins invisibles qui font le boulot... Tout ça ne correspond absolument pas avec ce que l'on connapit du magnétisme, c'est déjà très peu lisible tellement cet alignement de mots manque de rigueur...
    « D'avoir rejeté le néant, j'ai découvert le vide» -- Yves Klein

  28. #23
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par deep_turtle Voir le message
    Il est possible aussi de penser que ce sont des diablotins invisibles qui font le boulot... Tout ça ne correspond absolument pas avec ce que l'on connait du magnétisme, c'est déjà très peu lisible tellement cet alignement de mots manque de rigueur...
    Ne versons pas dans le mysticisme, ni diablotins ni angelots.
    J'ai une réelle difficulté à imaginer la terre ou toute autre planète capable de ramener vers soi un quelconque objet. La question demeure : comment concrètement se passe le phénomène d'attraction ? Quel crochet, quelle onde va pousser les particules de matière dans le sens inverse de son déplacement ?

  29. #24
    Karibou Blanc

    Re : Cohésion de la matière

    La question demeure : comment concrètement se passe le phénomène d'attraction ? Quel crochet, quelle onde va pousser les particules de matière dans le sens inverse de son déplacement ?
    Tu raisonnes en suivant une analogie de pression, où on peut seulement pousser les choser, mais dans la nature les interactions responsables de liaisons dont on parle peuvent aussi tirer. Ainsi on n'a pas besoin d'avoir recours à une quelconque onde qui pousse dans l'autre sens, un objet A attire à lui un objet B (sans faire appel à un autre objet C). Je ne vois pas en quoi c'est difficile à imaginer. Rien ne dit que tout dans la nature peut se comprendre avec une analogie mécanique tres simple. Il faut accepter le concept d'interaction entre deux objets.
    Ne versons pas dans le mysticisme, ni diablotins ni angelots.
    Le problème est que, en l'état, ce que tu dis reviens exactement à invoquer des diablotins qui poussent etc... parce que tu ne veux pas admettre qu'il existe des interactions fondamentales qui n'ont pas d'interpretation mécanique.

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  31. #25
    philou21

    Re : Cohésion de la matière

    Et même... "pousser" est quelque chose d'extrêmement complexe qui ne peut s'analyser en dernier ressort que par l'intervention des interactions fondamentale...

  32. #26
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par curieuxdenature Voir le message
    Si une planète tenait en place grâce à une pression exterieure, sa vitesse orbitale permet de prédire qu'elle devra aussi rencontrer plus de pression à l'avant qu'à l'arrière, au fil du temps elle va donc ralentir et finir en spirale.
    Il se passe bien que la terre circule sur son orbite sans dévier malgré les vents solaires et l'énergie du vide dans lequel elle baigne.

  33. #27
    deep_turtle

    Re : Cohésion de la matière

    Il se passe bien que la terre circule sur son orbite sans dévier malgré les vents solaires et l'énergie du vide dans lequel elle baigne.
    Soupir...

    L'influence du vent solaire sur le mouvement de la Terre se calcule très bien, et la comparaison avec les observations ne pose aucun problème. Si tu veux prendre en compte les pets de mouche sur la trajectoire de Vénus, libre à toi, mais merci de faire le calcul dans ton coin avant de nous en faire part...

    Quant à l'énergie du vide, sias-tu de quoi tu parles ? En quoi ça changerait la trajectoire de la Terre ? De quelle énergie parles-tu ?

    Désolé mais je suis un peu irrité par tes messages qui brassent des mots de façon totalement creuse et inintéressante. On a le droit de ne pas comprendre des choses, mais ce n'est qu'en l'acceptant qu'on avance vers la compréhension. Là en l'occurence je vais t'aider : il faudrait que tu te penches sérieusement sur la mécanique quantique si tu veux parler d'énergie du vide, et sur l'électromagnétisme (même classique) si tu veux parler de vent solaire.
    « D'avoir rejeté le néant, j'ai découvert le vide» -- Yves Klein

  34. #28
    erectous

    Re : Cohésion de la matière

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    Je ne vois pas en quoi c'est difficile à imaginer. Rien ne dit que tout dans la nature peut se comprendre avec une analogie mécanique tres simple. Il faut accepter le concept d'interaction entre deux objets.

    ... parce que tu ne veux pas admettre qu'il existe des interactions fondamentales qui n'ont pas d'interpretation mécanique.
    La réalité physique n'est pas une abstraction mathématique. Les mathématiques sont bien utiles, mais transposées en physique, elles sont confrontées à la réalité, c'est-à-dire à quelque chose. Ces choses impalpables et invisibles ne sont pas négligeables.
    Si nous regardons l'air qui nous environne nous trouvons étrange de ne pas le voir, mais si nous voyons un gaz liquéfié il ne nous sera pas possible de dire qu'il n'est rien. Et pourtant dans cet exemple l'air est perceptible par notre sens du toucher.
    Si nous prenons le vide interstellaire nous sommes étonnés qu'il y réside une énergie si importante, mais si nous avions un moyen de concentrer ne serait ce que la lumière qu'il contient nous pourrions avoir assez de masse pour recomposer des étoiles. Dans cet exemple, nous pouvons exercer notre sagacité conceptuelle pour imaginer les forces qui nous maintiennent les pieds sur terre.
    Il y a plus de trente ans que mon esprit me porte à réfléchir à la réalité concrète de la gravitation ainsi qu'à l'occurrence de la cohésion de la matière. Je n'ai pas encore de réponse qui me satisfasse pleinement. L'intuition la plus apaisante pour moi est de comprendre que nous sommes comme plongés dans un océan infini. Localement toutes les forces s'équilibrent et s'amortissent en se répercutant de proche en proche sans fin dans l'espace éternel et infini.

  35. #29
    Karibou Blanc

    Re : Cohésion de la matière

    L'intuition la plus apaisante pour moi est de comprendre que nous sommes comme plongés dans un océan infini. Localement toutes les forces s'équilibrent et s'amortissent en se répercutant de proche en proche sans fin dans l'espace éternel et infini.
    Tant mieux si cela t'aide à dormir la nuit. Mais sur le plan scientifique qu'est ce que ca apporte de plus que ce qu'on sait ? réponse : RIEN.

    La réalité physique n'est pas une abstraction mathématique. Les mathématiques sont bien utiles, mais transposées en physique, elles sont confrontées à la réalité, c'est-à-dire à quelque chose. Ces choses impalpables et invisibles ne sont pas négligeables.
    On pourrait discuter en rond des heures et je ne le ferai pas sur ce qu'est la réalité physique, tout ce que je peux te dire c'est que les choses sont bien moins manichéennes que tu le crois. La physique sont avant tout des concepts qui paraissent peut etre étrange lorsqu'inconnus mais qui ont un sens dans notre expérience sensible du monde. Les interactions à deux corps sont un exemple de concept physique concret (et non mathématique) qui permettent de comprendre des tas de choses, il faut simplement accepter ce concept, comme on accepte de penser que nous ne sommes sensibles qu'aux accélération sans référence à un repère particulier.
    Well, life is tough and then you graduate !

  36. #30
    Calvert

    Re : Cohésion de la matière

    La réalité physique n'est pas une abstraction mathématique. Les mathématiques sont bien utiles, mais transposées en physique, elles sont confrontées à la réalité, c'est-à-dire à quelque chose. Ces choses impalpables et invisibles ne sont pas négligeables.
    Je ne pense pas qu'il y ait beaucoup de physycien qui prétendent connaître la réalité. On utilise des modèles qui décrivent la réalité.

    Jusqu'à dernier ordre, la gravitation (dans son domaine de validité, hors relativité générale) se décrit très bien avec les lois de Newton, qui la décrit comme une force attractive. On peut se contenter de ça. Ou pousser plus loin, et tomber sur des gravitons, ...

    Mais ce sont des modèles.
    Est-ce que c'est la réalité? On s'en fout, pour autant qu'ils la décrivent. (Je veux dire par là, la physique ne prétend pas être la réalité, seulement la décrire. Et si tu es convaincu que la réalité est autre, comme ton exemple de pression venant de l'infini, tu as deux options:
    1. Tu acceptes que ta "réalité" de pression sit décrite par des forces attractives.
    2. Tu développes un modèle mathématique qui décrit mieux ce que tu crois être vrai, qui reproduit les observation et qui ait un pouvoir prédictif. Et tu auras un nouveau modèle. Jusqu'au jour ou quelqu'un viendra te dire: mais non! ce n'est pas une pression externe, mais des cachalots invisibles qui maintiennent les corps ensemble!).

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