Calcul et Compréhension des Forces (Niveau 6ème)
Les forces, ces super-pouvoirs invisibles !
Au quotidien, sans même y penser, tu es entouré(e) par des forces. Une force, c'est une action qui peut faire bouger les choses, les arrêter, changer leur forme ou leur direction. Quand tu pousses une porte, tu exerces une force. Quand tu sautes en l'air, c'est une force qui te fait retomber. Cet exercice va t'aider à mieux comprendre ces "super-pouvoirs" et à les dessiner comme un(e) vrai(e) scientifique !
Le Déménagement d'Arthur
Schéma : Arthur et les caisses
Arthur interagit avec les caisses, et différentes forces entrent en jeu.
Questions à traiter
- Qu'est-ce qu'une force ? Donne deux exemples d'effets qu'une force peut avoir sur un objet.
- Concentrons-nous sur la Situation 1 (Arthur pousse la grosse caisse) :
- Quelle force Arthur exerce-t-il sur la caisse pour la déplacer ? Indique sa direction et si c'est une force de contact ou à distance.
- Quelle force attire la caisse vers le sol ? Nomme-la et indique si c'est une force de contact ou à distance.
- Quelle force s'oppose au glissement de la caisse sur le sol ? Comment s'appelle-t-elle ?
- Le sol exerce-t-il une force sur la caisse ? Si oui, dans quelle direction ?
- Maintenant, regardons la Situation 2 (Arthur soulève la petite caisse) :
- Quelle force Arthur doit-il exercer pour soulever la caisse du sol ? Dans quelle direction cette force est-elle appliquée ?
- Quelle est la principale force qui s'oppose à l'effort d'Arthur et qu'il doit vaincre pour soulever la caisse ?
- Sur ton cahier, dessine une pomme qui est en train de tomber d'un arbre (avant qu'elle ne touche le sol). Représente par une flèche la principale force qui agit sur la pomme et la fait tomber. N'oublie pas d'indiquer le point d'application et la direction de cette force.
- Si Arthur pose la grosse caisse sur le sol et arrête de la pousser, la caisse est immobile. Les forces qui agissent sur la caisse se compensent-elles ? Explique brièvement.
Correction : Calcul et Compréhension des Forces
Question 1 : Définition et effets d'une force
Réponse :
Une force est une action exercée par un objet (l'acteur) sur un autre objet (le receveur). Cette action est capable de :
- Mettre un objet en mouvement (exemple : un footballeur qui tape dans un ballon).
- Modifier le mouvement d'un objet : changer sa vitesse (accélérer ou ralentir) ou sa trajectoire (exemple : le vent qui dévie la course d'une feuille).
- Déformer un objet (exemple : appuyer sur une éponge, étirer un élastique).
- Maintenir un objet en équilibre (immobile).
Deux exemples d'effets : 1. Mettre un ballon en mouvement en le frappant. 2. Déformer une pâte à modeler en appuyant dessus.
Question 2 : Arthur pousse la grosse caisse (Situation 1)
Réponse a) Force exercée par Arthur :
Arthur exerce une force de poussée sur la caisse. Elle est dirigée horizontalement, dans le sens où il veut déplacer la caisse. C'est une force de contact car Arthur touche la caisse pour la pousser.
Réponse b) Force attirant la caisse vers le sol :
La force qui attire la caisse vers le sol est son poids (dû à la gravité terrestre). C'est une force à distance.
Réponse c) Force s'opposant au glissement :
La force qui s'oppose au glissement de la caisse sur le sol est la force de frottement. Elle est dirigée dans le sens opposé au mouvement (ou à la tentative de mouvement).
Réponse d) Force exercée par le sol :
Oui, le sol exerce une force sur la caisse. C'est la force de support (ou réaction du support). Elle est dirigée vers le haut et empêche la caisse de s'enfoncer dans le sol.
Quiz Intermédiaire 1 : La force de frottement :
Question 3 : Arthur soulève la petite caisse (Situation 2)
Réponse a) Force pour soulever :
Pour soulever la caisse, Arthur doit exercer une force de soulèvement (ou force musculaire). Cette force est appliquée vers le haut.
Réponse b) Force qui s'oppose :
La principale force qui s'oppose à l'effort d'Arthur et qu'il doit vaincre est le poids de la caisse (la force de gravité qui l'attire vers le bas).
Question 4 : Pomme qui tombe
Réponse (Description du dessin attendu) :
Sur ton dessin, tu devrais avoir :
- Un arbre avec une pomme qui se détache ou qui est en train de chuter.
- Une flèche partant du centre de la pomme.
- Cette flèche doit être dirigée verticalement vers le bas (vers le sol).
- Tu peux écrire "Poids de la pomme" ou "Gravité" à côté de cette flèche.
Exemple de dessin : Pomme qui tombe
Quiz Intermédiaire 2 : Une force est caractérisée par :
Question 5 : Caisse immobile sur le sol
Réponse :
Oui, si la grosse caisse est posée immobile sur le sol et qu'Arthur ne la pousse plus, les forces qui agissent sur elle se compensent. Les principales forces verticales sont :
- Le poids de la caisse (exercé par la Terre, vers le bas).
- La force de support exercée par le sol sur la caisse (vers le haut).
Comme la caisse ne s'enfonce pas dans le sol et ne s'envole pas, ces deux forces sont égales en valeur et opposées en direction. Elles s'annulent mutuellement, c'est pourquoi la caisse reste immobile (en équilibre).
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Quelle affirmation est vraie concernant le poids d'un objet ?
2. Pour représenter une force sur un schéma, on utilise une flèche. Que représente la pointe de la flèche ?
3. Si tu es assis(e) immobile sur une chaise, quelles forces se compensent principalement ?
Glossaire
- Force
- Action capable de modifier l'état de mouvement d'un objet (le mettre en mouvement, l'arrêter, changer sa vitesse ou sa direction) ou de le déformer. Elle est caractérisée par son point d'application, sa direction, son sens et son intensité (valeur).
- Poids
- Force de gravité exercée par la Terre (ou un autre astre) sur un objet. Il est toujours dirigé verticalement vers le bas (vers le centre de la Terre).
- Gravité
- Force d'attraction à distance qui s'exerce entre tous les objets ayant une masse.
- Force de Contact
- Force qui nécessite un contact physique entre l'objet qui exerce la force (acteur) et l'objet qui la subit (receveur). Exemples : pousser, tirer, frottement, support.
- Force à Distance
- Force qui peut s'exercer sans contact physique entre l'acteur et le receveur. Exemples : gravité, force magnétique, force électrique.
- Force de Frottement
- Force de contact qui s'oppose au mouvement (ou à la tentative de mouvement) entre deux surfaces qui glissent ou tentent de glisser l'une sur l'autre.
- Force de Support (ou Réaction du Support)
- Force de contact exercée par une surface (comme le sol ou une table) sur un objet posé sur elle. Elle est généralement dirigée perpendiculairement à la surface et vers le haut, s'opposant à ce que l'objet traverse la surface.
- Point d'application
- Endroit précis où la force est exercée sur l'objet.
- Direction
- Droite selon laquelle la force agit (par exemple : verticale, horizontale, oblique).
- Sens
- Indique vers où la force est dirigée le long de sa direction (par exemple : vers le haut ou vers le bas sur une direction verticale).
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