action et réaction et effet hall

[melchisedec]

voilà 2 principes fondamentaux de mécanique :

- à toute action dans un sens est associée une réaction en sens
inverse,
- tout système isolé (non soumis à une force extérieure) persiste
dans son immobilité ou dans son mouvement rectiligne uniforme,

Qu'entend au juste par force extérieure à un système ? est-il nécessaire que la cause d'une telle force soit forcément géométriquement à l'extérieur du système pour être considérée comme extérieure au sens mécanique du terme ?

Je vais éclairer cette question par un montage qui me perturbe
philosophiquement :

Imaginons un système constitué par un disque en matériau conducteur (fer, cuivre etc.), un moteur électrique qui le fait tourner, un aimant permanent dont on supposera le champ traversant le disque constant sur toute sa surface et un bâti pour tenir tout ce bazar sur une table (la table étant exclue du système).

La force de Lorentz sur les électrons va déterminer un effet hall dans le disque qui par exemple va pousser les électrons vers le centre du disque (ou sa périphérie peu importe). Cet effet hall va déterminer à son tour un champ électrique de hall perpendiculaire au mouvement et donc une force magnétique de hall qui aura à son tour tendance à faire dériver les électrons de sorte à avoir tendance à freiner la rotation de tout le disque.

La force magnétique de Lorentz due à l'effet hall et qui s'applique sur les électrons est-elle une cause de force intérieure ou extérieure à mon système défini ci-dessus ?

Inconsciemment on aurait tendance à dire "intérieure" mais est-ce aussi évident ? car après tout le système n'est pas totalement isolé dans la mesure où on lui apporte de l'énergie électrique de l'extérieur (pour le moteur).
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[ketchupi]

selon moi, une force extérieure est simplement une force "qui est créée par un élément extérieur au système". Dans ton exemple, la force de Lorentz agit sur les éléments microsocpiques du disque, mais provient de l'aimant que tu considères extérieur au système.

[melchisedec]

Si vous avez bien suivi l'aimant fait partie de mon système, dois-je en déduire que la force magnétique de hall l'est aussi ? auquel cas où s'applique la force de réaction à cette force magnétique de hall ?

[invite588fad4e]

voilà 2 principes fondamentaux de mécanique :

- à toute action dans un sens est associée une réaction en sens
inverse,
- tout système isolé (non soumis à une force extérieure) persiste
dans son immobilité ou dans son mouvement rectiligne uniforme,

Qu'entend au juste par force extérieure à un système ? est-il nécessaire que la cause d'une telle force soit forcément géométriquement à l'extérieur du système pour être considérée comme extérieure au sens mécanique du terme ?

Je vais éclairer cette question par un montage qui me perturbe
philosophiquement :

Imaginons un système constitué par un disque en matériau conducteur (fer, cuivre etc.), un moteur électrique qui le fait tourner, un aimant permanent dont on supposera le champ traversant le disque constant sur toute sa surface et un bâti pour tenir tout ce bazar sur une table (la table étant exclue du système).

La force de Lorentz sur les électrons va déterminer un effet hall dans le disque qui par exemple va pousser les électrons vers le centre du disque (ou sa périphérie peu importe). Cet effet hall va déterminer à son tour un champ électrique de hall perpendiculaire au mouvement et donc une force magnétique de hall qui aura à son tour tendance à faire dériver les électrons de sorte à avoir tendance à freiner la rotation de tout le disque.

La force magnétique de Lorentz due à l'effet hall et qui s'applique sur les électrons est-elle une cause de force intérieure ou extérieure à mon système défini ci-dessus ?

Inconsciemment on aurait tendance à dire "intérieure" mais est-ce aussi évident ? car après tout le système n'est pas totalement isolé dans la mesure où on lui apporte de l'énergie électrique de l'extérieur (pour le moteur).

si je ne me trompe pas, la loi que tu cite est en physique quantique et par ''système'' entend disont.... un atome par exemple, car si rien n'interfère avec cette atome, il suivra la même trajectoire rectiligne ou la même immobilité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[melchisedec]

Non ce n'est pas de la physique quantique ce sont des lois très classique de la mécanique galiléenne de l'inertie.

[Rincevent]

ce sont des lois très classique de la mécanique galiléenne de l'inertie.

justement : électromagnétisme et relativité galiléenne, ça te rappelle pas certaines incompatibilités qui ont débouché sur certains changements de points de vue...

en clair : action/réaction et force de Lorentz c'est pas toujours compatible de manière newtonienne...

[melchisedec]

en clair : action/réaction et force de Lorentz c'est pas toujours compatible de manière newtonienne...

Bon début mais pouvez vous développer ?

[Nekama]

Salut,

imagine un électron situé en A (0,0) et un autre situé en B (0,d).
le premier est animé d'une vitesse suivant Ex
le second est animé d'une vitesse suivant Ey.

essaie de calculer les forces exercées sur A due au champ généré par B et vice versa.

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ceci dit, dans le problème que tu poses initalement,

Qu'entend au juste par force extérieure à un système ? est-il nécessaire que la cause d'une telle force soit forcément géométriquement à l'extérieur du système pour être considérée comme extérieure au sens mécanique du terme ?

il faut que ET la cause ET la force soient extérieures au système.

Imaginons un système constitué par un disque en matériau conducteur (fer, cuivre etc.), un moteur électrique qui le fait tourner, un aimant permanent dont on supposera le champ traversant le disque constant sur toute sa surface et un bâti pour tenir tout ce bazar sur une table (la table étant exclue du système).

grace à un moteur un disque tourne devant un aimant
une partie du disque est soumise à un champ B venant d'un aimant.

Je n'ai mis qu'une partie du disque dans le champ B pour que le courant circule en permanence sinon plus aucune force n'agit sur les électrons après qqs instants.
Mais tout ce que je dis reste valable pendant la période transitoire où un courant circule.

La force de Lorentz sur les électrons va déterminer un effet hall dans le disque qui par exemple va pousser les électrons vers le centre du disque (ou sa périphérie peu importe).

A ce stade, je ne vois pas encore d'effet Hall.

La force de Lorentz fait que les électrons circulent dans le disque.
Là où le disque est dans le champ, vers le centre (ou l'inverse).
Là où le disque n'est pas dans le champ, vers l'extérieur (ou l'inverse).

Cet effet hall va déterminer à son tour un champ électrique de hall perpendiculaire au mouvement et donc une force magnétique de hall qui aura à son tour tendance à faire dériver les électrons de sorte à avoir tendance à freiner la rotation de tout le disque.

Dans le cas où tout le disque est plongé dans le champ...
Le disque se charge entre les extrémités, ce qui crée un champ électrique de Hall qui stoppe le mouvement des électrons. Les forces électriques (Hall) et magnétiques (aimant) se compensent parfaitement.

Dans le cas où tout le disque n'est pas plongé dans le champ...
Un courant (de Foucault) circule dans le disque génère un champ magnétique. En faisant simple, on peut dire que ce champ magnétique interagit avec le champ magnétique de l'aimant et que cela provoque un freinage du disque. Tout comme 2 aimants dont les poles opposés face à face se répoussent.

L'action : force qui agit sur les électrons du disque du au champ de l'aimant provoqué par les courants responsables de la magnétisation de l'aimant.
réaction : force qui agit sur les courants responsable de la magnétisation de l'aimant du au champ induit par la rotation du disque provoqué par les courants de Foucault dans l'aimant.

La force magnétique de Lorentz due à l'effet hall et qui s'applique sur les électrons est-elle une cause de force intérieure ou extérieure à mon système défini ci-dessus ?

Tu ne pouvais pas définir ton système comme tu l'as fait. Il englobe bien tout le moteur. Il y a dans ce système des forces intérieures dues à des causes extérieures.
Toutefois, tu constateras que la réaction à celles-ci est symétrique. Elle est extérieure due à des causes intérieures.

[melchisedec]

Dans mon cas je précise que le champ baigne complètement le disque.

Je vois bien l'action et la réaction quand il y a des courants induits mais je ne vois pas trop comment fonctionne l'action et la réaction avec le champ magnétique issu du courant de Hall.