La Luge sur la Pente Enneigée (Niveau 5ème)
Ça glisse, mais pourquoi ? Les forces en action !
Quand tu fais de la luge sur une pente enneigée, tu ressens bien que quelque chose te tire vers le bas ! C'est la force de gravité. Mais ce n'est pas la seule force en jeu. La pente elle-même te soutient, et la neige peut freiner ta luge. Une force est une action qui peut faire bouger un objet, l'arrêter, ou changer sa direction. Dans cet exercice, nous allons observer les forces qui agissent sur une luge et comprendre comment elles influencent son mouvement.
La Descente de Léo
Schéma : Léo sur sa luge sur la pente
Léo sur sa luge. Les flèches représentent les forces principales.
Questions à traiter
- Qu'est-ce qu'une force ? Donne un exemple de force que tu rencontres tous les jours.
- Observe le schéma de Léo sur sa luge.
- La force appelée "Poids (P)" est la force de gravité. Par qui est-elle exercée sur la luge (et Léo) ? Dans quelle direction et quel sens agit-elle toujours ?
- La pente exerce une force sur la luge, appelée "Support (R)". Quelle est sa direction par rapport à la surface de la pente ? Quel est son rôle principal ?
- Si Léo commence à glisser vers le bas, la force de "Frottement (f)" apparaît. Dans quel sens agit-elle par rapport au mouvement de la luge ?
- Imagine que la pente devient beaucoup plus raide (plus inclinée).
- Est-ce que la force de Poids (P) va changer ? Pourquoi ?
- Est-ce que la luge aura tendance à glisser plus facilement ou moins facilement ? Explique ton idée.
- Si Léo veut s'arrêter alors qu'il glisse, il peut utiliser ses pieds pour freiner dans la neige. Quelle force principale utilise-t-il pour s'arrêter ?
- Sur ton cahier, dessine une boîte posée sur une table horizontale (plate). Représente par des flèches (avec leur nom) les deux forces principales qui agissent sur la boîte et qui l'empêchent de tomber ou de s'envoler.
Correction : La Luge sur la Pente Enneigée
Question 1 : Définition et exemple de force
Réponse :
Une force est une action capable de mettre un objet en mouvement, de l'arrêter, de changer sa vitesse, de changer sa direction ou de le déformer.
Exemples de forces que l'on rencontre tous les jours :
- La force que l'on exerce pour pousser une porte.
- La force de gravité (notre poids) qui nous attire vers le sol.
- La force du vent sur les voiles d'un bateau.
- La force que l'on exerce en tirant sur une corde.
Question 2 : Forces sur la luge de Léo
Réponse a) Poids (P) - Gravité :
La force de Poids (P) est exercée par la Terre sur la luge et Léo. Elle agit toujours verticalement (la direction d'un fil à plomb) et est dirigée vers le bas (vers le centre de la Terre).
Réponse b) Support de la pente (R) :
La pente exerce une force de Support (R) sur la luge. Sa direction est perpendiculaire à la surface de la pente, et elle est dirigée vers le haut (en s'éloignant de la pente). Son rôle principal est d'empêcher la luge de traverser la pente, elle la "soutient".
Réponse c) Frottement (f) :
Si Léo commence à glisser vers le bas, la force de Frottement (f) agit dans le sens opposé au mouvement de la luge, c'est-à-dire parallèlement à la pente mais dirigée vers le haut de la pente. Elle tend à freiner la luge.
Quiz Intermédiaire 1 : La force de support exercée par une pente sur un objet est toujours :
Question 3 : Pente plus raide
Réponse a) Changement du Poids (P) :
Non, la force de Poids (P) de la luge (avec Léo dessus) ne changera pas si la pente devient plus raide. Le poids dépend de la masse de la luge et de Léo, et de l'attraction de la Terre. L'inclinaison de la pente ne modifie pas ces éléments.
Réponse b) Facilité de glissement :
Si la pente devient plus raide, la luge aura tendance à glisser plus facilement (et plus vite). C'est parce que la composante du poids qui tire la luge le long de la pente devient plus importante par rapport aux forces de frottement.
Question 4 : Freiner avec les pieds
Réponse :
Si Léo utilise ses pieds pour freiner dans la neige, il augmente la force de frottement entre ses pieds (et la luge indirectement) et la neige. Cette force de frottement s'oppose au mouvement et l'aide à ralentir et à s'arrêter.
Quiz Intermédiaire 2 : Le poids d'un objet dépend de :
Question 5 : Boîte sur une table
Réponse (Description du dessin attendu) :
Sur ton dessin, tu devrais avoir :
- Un rectangle représentant la table (surface horizontale).
- Un autre rectangle (la boîte) posé sur la table.
- Une flèche partant du centre de la boîte, dirigée verticalement vers le bas. Nomme-la "Poids (P)" ou "Gravité".
- Une flèche partant de la surface de la table (sous la boîte), dirigée verticalement vers le haut, de même longueur que la flèche du poids. Nomme-la "Support de la table (R)" ou "Réaction de la table".
Exemple de dessin : Boîte sur une table
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Le poids d'un objet est une force :
2. La force de frottement sur une luge qui glisse sur une pente enneigée :
3. Si un objet est immobile sur une surface (plate ou inclinée), cela signifie généralement que :
Glossaire
- Force
- Action capable de modifier l'état de mouvement d'un objet ou de le déformer. Elle a une direction, un sens, un point d'application et une intensité.
- Poids (P)
- Force de gravité exercée par la Terre sur un objet. Il est toujours dirigé verticalement vers le bas.
- Force de Support (ou Réaction Normale R)
- Force exercée par une surface (sol, table, pente) sur un objet en contact avec elle. Elle est perpendiculaire à la surface et dirigée vers l'extérieur de celle-ci. Elle empêche l'objet de traverser la surface.
- Force de Frottement (f)
- Force qui s'oppose au mouvement (ou à la tentative de mouvement) entre deux surfaces en contact. Elle est parallèle aux surfaces et dirigée dans le sens opposé au mouvement.
- Force de Contact
- Force qui nécessite un contact physique entre les objets (ex: pousser, tirer, frottement, support).
- Force à Distance
- Force qui peut agir même si les objets ne se touchent pas (ex: gravité, force magnétique).
- Point d'application
- L'endroit précis où une force s'exerce sur un objet.
- Direction
- La droite selon laquelle la force agit (ex: verticale, horizontale, inclinée).
- Sens
- L'orientation de la force le long de sa direction (ex: vers le haut, vers le bas, vers la droite).
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