Pièces d’équilibrage

Construisez une tour d’équilibrage et regardez-la basculer lorsque vous mettez un petit centime dessus. Qu’est-ce qui fait tomber la tour? Découvrez-le dans ce projet scientifique explorant l’équilibre et le mouvement.

Ce dont vous avez besoin:

• règle en bois ou en plastique
• marqueur ou surligneur
• pennies ou petits poids

Ce que vous faites:

1. Placez le marqueur ou le crayon sur une surface robuste (comme une table ou un bureau) pour qu’il soit debout.
2. Trouvez le milieu de la règle. Voyez combien de temps dure la règle, puis divisez ce nombre par 2 pour trouver le centre. Si vous utilisez une règle de 12 pouces, le centre serait à 6 pouces.
3. Placez soigneusement la règle à plat sur le marqueur. Placez le centre de la règle juste au-dessus de l’extrémité du marqueur.
4. Mettez un sou au sommet de la tour au centre de la règle.
5. Continuez à ajouter des pièces à la tour – tenez un centime dans chaque main et déposez lentement un centime en même temps à chaque extrémité de la règle.
6. Essayez de mettre un sou sur une seule extrémité de la règle. Qu’arrive-t-il à la tour ?

Que s’est-il passé :

Qu’est-ce qui fait basculer la tour ? La gravité est une force qui tire toujours. Lorsque vous posez une tasse d’eau sur la table, elle reste là car la gravité la tire vers le bas. Lorsque vous sautez sur un trampoline, vous redescendez à cause de la gravité. Lorsque vous mettez des poids égaux de chaque côté de la tour, elle était équilibrée et uniforme de chaque côté. C’est un peu comme une scie à scie lorsque les extrémités sont équilibrées et que seuls vos pieds touchent le sol. Avec des poids égaux de chaque côté de la tour, la gravité s’est abaissée avec une force égale de chaque côté, de sorte qu’elle est restée équilibrée. Lorsque vous avez placé une pièce d’un seul côté et non de l’autre, la gravité a tiré sur cette pièce (car la gravité est une force qui tire toujours) et la tour n’était même plus. Il n’était plus en équilibre dans les airs et il s’est renversé. La traction de cette pièce a fait tomber la règle, faisant s’effondrer la tour. Même une petite pièce de monnaie peut créer un grand mouvement en raison de la puissante force de gravité qui la tire.

Pensez-vous pouvoir construire une meilleure tour d’équilibrage? Essayez de le construire plus haut en utilisant des marqueurs empilés les uns sur les autres. Pensez-vous que vous pourriez construire la même tour en utilisant un nouveau crayon (avec une extrémité non affûtée) et une règle? Et si vous utilisiez un poids plus léger qu’un sou (par exemple, un pétale de fleur, un trombone ou un morceau de papier), pensez-vous que la tour tomberait encore? Essayez-le.

Swing Science

Pour ce projet, vous aurez besoin d’un ami pour vous aider. Avez-vous déjà pensé aux forces qui provoquent le mouvement lorsque vous êtes sur un terrain de jeu? Le toboggan, le poteau de pompier, la balançoire des pneus et le manège sont autant d’exemples de forces. En utilisant un ensemble de balançoires, que ce soit dans un parc ou dans votre jardin, vous pouvez en apprendre davantage sur le fonctionnement des forces et sur ce que signifie l’inertie.

Ce dont vous avez besoin:

• Chronomètre ou minuterie
• Crayon et papier
• Calculatrice
• Swing
• Quelqu’un pour vous aider

Ce que vous faites:

1. Dites à votre assistant qu’il utilisera le chronomètre pour chronométrer une minute – exactement 60 secondes – de balancement.
2. Demandez à votre assistant de retirer la balançoire sur laquelle vous êtes assis et de la lâcher. Ensuite, l’assistant démarre la minuterie dès qu’il lâche le swing.
3. Veillez à ne pas pomper vos jambes, mais asseyez-vous simplement dans la balançoire. Comptez combien de fois vous avancez puis revenez. Chaque swing (va-et-vient) reçoit un compte.
4. Après une minute, arrêtez la balançoire et sortez le crayon et le papier. Notez combien de balançoires vous avez compté. Ensuite, divisez ce nombre par le nombre de secondes (60) à l’aide de la calculatrice. Notez le nouveau numéro. Vous avez trouvé la fréquence, ou la quantité de balançoires qu’il y a chaque seconde, avec une certaine force.
5. Laissez votre assistant avoir un tour dans la balançoire. Tirez la balançoire en arrière et lâchez-la. Faites en sorte que le nombre d’assistants bascule pendant que vous gardez le temps. Ensuite, trouvez la fréquence. Notez le numéro que vous avez trouvé, en disant ce que vous avez fait pour obtenir cette fréquence.
6. Que se passerait-il si vous ajoutiez de la force? Tirez la balançoire (ou faites tirer votre aide) aussi loin que possible et poussez-la vers l’avant. Trouvez la fréquence et notez-la.
7. Maintenant, essayez d’ajouter de la force après que le swing a été poussé une fois en pompant vos jambes d’avant en arrière. Quelle est la fréquence? Demandez à votre assistant d’essayer et assurez-vous d’enregistrer les résultats.

Que s’est-il passé:

La force directe de quelqu’un qui vous poussait a fait bouger la balançoire d’avant en arrière. Un scientifique célèbre nommé Isaac Newton a étudié la physique en utilisant une balançoire, ou pendule. Un pendule oscille d’avant en arrière encore et encore jusqu’à ce que quelque chose l’arrête ou le ralentit. Newton a inventé trois lois du mouvement. Le premier a à voir avec les balançoires! C’est ce qu’on appelle l’inertie (ih-ner-sha). L’inertie signifie que lorsque quelque chose est en mouvement, il restera en mouvement, mais lorsque quelque chose est arrêté, il ne bougera pas jusqu’à ce que quelque chose d’autre (une force poussant ou tirant) le déplace. L’inertie se produit sur le swing lorsque votre partenaire vous pousse. Une fois que vous êtes en mouvement, vous continuez, comme un pendule. Pensez à la personne qui a eu la plus grande fréquence de balançoires – vous ou votre aide. Quelle personne est la plus grande? Les objets lourds ont plus d’inertie que les petits objets. Cela signifie qu’il peut prendre plus de force pour faire bouger un objet de grande taille, mais une fois qu’il se déplace, il voudra continuer et sera plus difficile à ralentir qu’un objet plus petit.

Que s’est-il passé lorsque vous avez ajouté de la force en pompant vos jambes? Ce mouvement vous a aidé à aller plus haut et plus vite. Vous avez avancé avec votre corps lorsque le swing avançait, et vous vous êtes retiré lorsque le swing revenait. La poussée et la traction que vous avez faites ont fonctionné avec la poussée et la traction de la balançoire en mouvement pour vous faire basculer en l’air.

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Visitez cette leçon de science pour en savoir plus sur les forces.