[1°S] Experience de Millikan...

[invite0ac24513]

Bonjour à tous.

Je suis en 1ere S (profil Sciences de l'Ingenieur) et découvre cet interessant forum.
Au vu des sujets sur ce forum, j'espere ne pas passer pour un imbécile, mais promet de faire de mon mieux si je peux aider.


Pour la rentrée, j'ai un DM de physique sur l'interaction electrique sur lequel je bloque un peu, et j'espère trouver de l'aide ici.


L'exercice porte sur l'experience de Millikan. Voici l'énoncé :


Afin de determiner avec précision la valeur de la charge elementaire e, Millikan compensa le poids de fines goutellettes d´huile par des forces electriques obtenues en electrisant ces goutelettes. Il utilisa pour celà un dispositif constitué de deux plaques parallèles horizontales , distantes de 32mm, reliées à un générateur de tension continue (U = 3350V). Il remplit de vaseline l´espace entre les plaques et y injecta des microgouttes d´huile electrisées négativement.

-> Il fallait faire un schémas, je l´ai fait. Et il fallait représenter les forces agissant sur la microgoutte : j´ai mis F (un vecteur) qui l´attirait vers la plaque du haut (force electrique), chargé positivement, et P (un vecteur), qui l´attire vers le bas, c´est la pesanteur.
C´est bon ?


Dans un tel dispositif, la force electrique qui s´exerce sur une microgoutte est constante est a pour valeur :
F = |q|*(U/d)
avec q la charge electrique de la goutte, U la tension delivrée par le générateur (en V) et d la distance entre les plaques (en m).
Les forces se compensent pour des microgouttes de poids P = 1.84.10^-13 Newtons...

-> Quelle est l´expression vectorielle de la force electrique exercée sur la micro-goutte ?
J'ai mis que vu qu'elles doivent se compenser (les deux forces), ils faut que :
F + P = 0 (en vecteurs)
F = -P (en vecteurs)
C'est bon ?

-> Calculer la charge electrique portée par la microgoutte.
Et là, le trou... Je ne vois vraiment pas que faire... On peut dire que :
|q| = (F*U)/d mais on avance pas...
je me pose beaucoup de question sur le poids... Faut-il s'en servir... Pour là ? Ou pour après ?

Qu'en pensez-vous ?


Merci d'avance pour votre aide,
Au revoir !
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[invite19415392]

Tout est bon, sauf à la fin :
|q| = F * d / U
Comme on a vu juste avant que F = - P (vectoriellement), on a F = P (en norme) et donc |q| = ?

[invite0ac24513]

-> Déjà merci de m'aider, c'est super sympa.

Donc ça nous fait :

|q| = (P * d) / U

Ah mais... Le P qu'on a, c'est la force de pesanteur... C'est donc le même que le P qui nous est donné qui est le poids ! Je pensais que cça n'avait rien à voir, juste une coincidence de notation.

Donc là, ça va je pense.

On a donc :
|q| = (1.84.10^-13*(32.10^-3))/3350
Ca parait gore comme ça, mais à l'écrit ça rend normal...

Ca donne :
|q| = 1,7.10^-18 Coulombs

Or, si je ne m'abuse, les gouttes sont chargés négativement, donc la réponse finale est :
q = -1.7.10^-18 Coulombs

C'est bien ça non ?

[invitea3eb043e]

Il remplit de vaseline l´espace entre les plaques et y injecta des microgouttes d´huile electrisées négativement. [/I]

C'est bien la première fois que j'entends parler de vaseline dans l'expérience de Millikan. Tu es sûr, là ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite19415392]

Je suppose que c'est une déformation à fin de simplification (on conçoit plus aisément ce qui se passe en imaginant que le tout est un peu figé dans la vaseline).

[invite0ac24513]

Oui, je suis sur...
Faut demander à l'énoncé s'il en est sur...

Mais bon, vu ce que j'entends parfois sur l'utilisation de la vaseline, je ne sais même pas à quoi celà ressemble vraiment...


Ensuite il faut donner combien de charges elementaires porte cette microgoutte.

Je suppose qu'il me suffit de divisé la charge de la microgoutte par e, dont je prendrai la valeur dans mon cours, non ?

[invitebc2a6d05]

Sans être spécialiste, quelque chose me choque d'un point de vue physique.
En effet, si il est dit que de la vaseline est disposée entre les deux plaques (ce qui m'étonne quelque peu), une force ne peut pas être négligée, c'est la force de frottement visqueux, non?
De plus, mais là c'est pour titiller, on peut également rajouter la force de répulsion qui existe entre la plaque de charge négative (disposée en bas) et les goutellettes...
Bon voilà, j'espère que je n'ai pas dit trop de bêtises, on n'est jamais à l'abrit...

[invitea3eb043e]

Oui, je suis sur...
Faut demander à l'énoncé s'il en est sur...

Mais bon, vu ce que j'entends parfois sur l'utilisation de la vaseline, je ne sais même pas à quoi celà ressemble vraiment...

On peut trouver la reproduction de l'article original de Millikan dans la référence :
http://www.aip.org/history/gap/Milli..._Millikan.html
et il dit bien que la goutte est dans de l'air. Il a mis un thermostat pour contrôler la température.

[invitebc2a6d05]

et il dit bien que la goutte est dans de l'air.

C'est bien ce qui me semblait, en plus, me semble t il, s'il y avait vraiment eu de la vaseline, l'expérience aurait perdu toute sa valeur ou aurait au moins complexifié inutilement le schmilblique, puisque le but est d'étudier la charge de la goutellette par égalité scalaire des forces (poids et force électrique).
Non, ce n'est peut être pas trés clair...

[invitea3eb043e]

Ces conneries dans les livres de physique, c'est quand même assez scandaleux ! Comment les élèves et même les profs s'y retrouvent-ils ?

[invite0ac24513]

Juste pour dire que j'ai trouvé que la goutte était composé de 10.93 charges elementaires...

-> J'ai fait :
(1,75.10^-18)/(1,6.10^-19)

C'est cohérent ou pas ?


++

[invitebc2a6d05]

C'est à peu prés cohérent, mais cependant, les charges négatives e sont les électrons et sont des particules élémentaires, tu dois donc poser un nombre entier de charges (10,93 n'a pas de sens). Le fait que tu ne trouves pas un nombre entier à l'issue du calcul s'explique par le fait des imprécisions de mesure et calcul (arrondis) successives.
De plus, mais ça c'est un point de vue perso, je pense qu'il serait plus correct de dire que la goutelette contient 11 charges élémentaires, plutôt que de dire qu'elle est composée de 11 charges élémentaires (ce qui sous entend qu'elle ne contient rien d'autre que les charges élémentaires, ce qui me semble faux).
Voilà

[invite0ac24513]

Tiens donc !

je voulais éditer mon post, mais il ne m'était plus permis de le faire (durée expirée).

Je voulais justement dire que j'ai mis :
"Il est à noter qu'au moins on arrondit, au plus le quotient de la division se rapproche de 11, qui est un résultat plus approprié."

Comme quoi !

Merci bien à vous tous !

[BioBen]

Je voulais justement dire que j'ai mis :
"Il est à noter qu'au moins on arrondit, au plus le quotient de la division se rapproche de 11, qui est un résultat plus approprié."

C'est très important en physique de savoir interpréter les résultats que l'on trouve. Par exemple trouver 1 000 kg pour la masse du soleil (exemple qui peut sembler assez caricatural, mais ca a bien du arrivé !) et laisser le résultat sans rien indiquer, je pense que le correcteur ne prend pas la peine de lire la suite et met zéro à à peu près tout.

Si par contre tu indiques que le résultat que tu trouves est absurde, tu es sûr qu'il continuera de lire, et il est meme possible que ca tire un peu ta note vers le haut pour preuve de "bon sens physique".

En clair tu as très bien réagi en indiquant qu'il était assez bete de trouver 10,93 charges elementaires (si elles sont elementaires, c'est qu'elles sont là en nombre rond), et qu'il était plus approprié d'arrondir à 11. Félicitations pour ca

(enfin j'ai pas vérfié les calculs)