La Force et le Sac à Dos (Niveau 6ème)
Porter son sac, c'est de la physique !
Chaque jour, tu portes ton sac à dos pour aller à l'école. Tu ne t'en rends peut-être pas compte, mais en faisant cela, tu utilises et tu luttes contre des forces ! Une force est une action qui peut changer le mouvement d'un objet ou le déformer. Ton corps exerce une force pour soulever et porter ton sac, et la Terre exerce aussi une force sur ton sac pour l'attirer vers le bas. Explorons ensemble ces forces invisibles mais bien réelles.
Alex et son sac à dos
- Son gros livre de mathématiques.
- Son cahier de français.
- Sa trousse bien remplie.
- Son goûter.
Schéma : Alex et les forces sur son sac à dos
Alex porte son sac. La Terre attire le sac vers le bas (poids), et Alex exerce une force vers le haut pour le soutenir.
Questions à traiter
- Quand Alex soulève son sac à dos du sol pour le mettre sur son dos, exerce-t-il une force sur le sac ? Si oui, cette force est-elle une force de contact ou une force à distance ? Quel est l'effet principal de cette force à ce moment-là ?
- Une fois qu'Alex porte son sac sur son dos, quelle est la force principale qui continue d'attirer le sac à dos vers le bas ? Comment s'appelle cette force et par quoi est-elle exercée ?
- Si Alex décide d'ajouter son gros dictionnaire (très lourd !) dans son sac, la force qui attire le sac vers le bas va-t-elle augmenter, diminuer ou rester la même ? Alex devra-t-il exercer plus ou moins de force pour soutenir son sac ? Explique pourquoi.
- Sur ton cahier, dessine une situation simple : un livre posé sur une table. Représente par une flèche la force de gravité qui agit sur le livre (son poids) et par une autre flèche la force exercée par la table sur le livre qui l'empêche de tomber.
- Si les bretelles du sac à dos d'Alex se cassaient soudainement, que se passerait-il pour le sac ? Quelle force serait alors la principale responsable de son mouvement vers le sol ?
Correction : La Force et le Sac à Dos
Question 1 : Alex soulève son sac
Réponse :
Oui, quand Alex soulève son sac à dos du sol, il exerce une force sur le sac. Cette force est une force de contact, car Alex doit toucher le sac avec ses mains pour le soulever. L'effet principal de cette force à ce moment-là est de mettre le sac en mouvement vers le haut (changer son état de repos en mouvement).
Question 2 : Force attirant le sac vers le bas
Réponse :
La force principale qui continue d'attirer le sac à dos vers le bas, même quand Alex le porte, est la force de gravité. On l'appelle aussi le poids du sac à dos. Elle est exercée par la Terre sur le sac à dos. C'est une force à distance.
Quiz Intermédiaire 1 : La force de gravité est toujours dirigée...
Question 3 : Ajout du dictionnaire
Réponse :
Si Alex ajoute son gros dictionnaire dans son sac, le sac devient plus lourd. Cela signifie que la masse du sac augmente. La force qui attire le sac vers le bas (son poids, dû à la gravité) va donc augmenter. Par conséquent, Alex devra exercer plus de force vers le haut pour soutenir son sac et l'empêcher de tomber. Plus un objet a une masse importante, plus son poids est grand, et plus il faut de force pour le soulever ou le soutenir.
Question 4 : Livre sur une table
Réponse (Description du dessin attendu) :
Sur ton dessin, tu devrais avoir :
- Un rectangle représentant la table.
- Un autre rectangle (ou une forme de livre) posé sur la table.
- Une flèche partant du centre du livre et dirigée vers le bas. Tu peux écrire "Poids du livre" ou "Gravité" à côté de cette flèche.
- Une flèche partant de la surface de la table (sous le livre) et dirigée vers le haut, de longueur à peu près égale à la première flèche. Tu peux écrire "Force de la table" ou "Support de la table" à côté de cette flèche.
Exemple de dessin : Livre sur une table
Quiz Intermédiaire 2 : Si un livre est posé immobile sur une table, la force exercée par la table sur le livre est :
Question 5 : Bretelles cassées
Réponse :
Si les bretelles du sac à dos d'Alex se cassaient soudainement, Alex n'exercerait plus de force vers le haut pour soutenir le sac. Le sac à dos tomberait alors vers le sol. La force principale responsable de ce mouvement vers le sol serait la force de gravité (le poids du sac), qui l'attire continuellement vers la Terre.
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Le poids d'un objet est :
2. Si tu ajoutes des livres dans ton sac à dos, sa masse augmente. Qu'arrive-t-il à son poids ?
3. La force que tes épaules exercent sur les bretelles de ton sac à dos pour le porter est :
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.
- Poids
- Nom donné à la force de gravité exercée par un astre (comme la Terre) sur un objet. Le poids est dirigé vers le centre de l'astre et dépend de la masse de l'objet.
- Gravité
- Force d'attraction universelle qui s'exerce entre tous les objets qui ont une masse. La gravité de la Terre nous attire vers son centre et attire tous les objets proches d'elle.
- Force de Contact
- Force qui s'exerce lorsque deux objets se touchent directement. Exemple : la force que tu exerces en poussant une porte, la force de tes pieds sur le sol.
- Force à Distance
- Force qui peut s'exercer entre deux objets même s'ils ne se touchent pas. Exemple : la force de gravité, la force d'un aimant.
- Masse
- Quantité de matière contenue dans un objet. Elle se mesure en kilogrammes (kg) ou en grammes (g). Plus un objet a une masse importante, plus son poids sera grand sur Terre.
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