Pourquoi un objet bascule-t-il ? CAPACITES CONNAISSANCES Déterminer le centre de gravité d’un objet Connaître les caractéristiques du poids d’un corps (centre de gravité, vertical, du haut vers le bas et valeur en newton) Représenter graphiquement le poids d’un corps. Connaître la relation : P = m.g Vérifier à quelle condition un objet est en équilibre sur un plan Situation déclenchante : SITUATION : Monsieur Charles Estonne est passionné de musique et de danse et se renseigne sur les différentes chorégraphies du « Roi de la pop». Mickaël Jackson parvient à se pencher si bas que le public s'étonne de ne pas le voir basculer. Charles s'entraîne dur pour parvenir à cette remarquable figure mais n'y arrive toujours pas. PROBLEMATIQUE : EST-IL POSSIBLE DE REALISER CETTE FIGURE SANS TRUCAGE AVEC UN BON ENTRAINEMENT ? COMPETENCES TRAVAIL A FAIRE Emettre une hypothèse permettant de répondre à la problématique : - C’est possible avec beaucoup d’entraînement C’est impossible sans trucage : - le sol est aimanté - les chaussures sont cloutées A. Ou se trouve le centre de gravité d’un objet ? Cette partie nous permet de déterminer le centre de gravité d’une plaque de carton. COMPETENCES TRAVAIL A FAIRE 1. Reporter sur l’objet à l’aide du crayon papier deux repères qui permettront de tracer à la règle un segment qui représente l’emplacement du fil à plomb 2. Renouveler cette procédure trois fois en accrochant l’objet à chaque fois à une nouvelle extrémité 3. Notez vos observations On remarque que les 3 verticales se croisent en un point 4. Ajouter un quatrième point d’appui et renouvelez l’expérience précédente 5. Que pouvez-vous dire du nouveau segment obtenu ? Le nouveau segment croise aussi le point formé par les verticales 6. Compléter la phrase : Les trois traits tracés sur l’objet se croisent en un point qui s’appelle le centre de gravité B. Equilibre d’un corps : Cette partie consiste à étudier l’équilibre d’un corps reposant sur un plan horizontal COMPETENCES TRAVAIL A FAIRE I) Partie théorique : Pour ces 4 figures : 1. Déterminez le centre de gravité Le centre de gravité est noté G sur les figures ci-dessous Il se trouve au croisement des diagonales du solide 2. Faites la projection verticale du centre de gravité La projection verticale du centre de gravité est indiquée en violet ci-dessous II) Partie expérimentale : 1. Disposer l’appareil dans la position 1, puis le lâcher 2. Indiquer dans le tableau si l’appareil conserve sa position d’équilibre ou s’il bascule. 3. Poussez légèrement l’appareil, et indiquez dans le tableau si celui-ci bascule ou non Reprendre les étapes 1 à 3 pour les 3 autres positions du schéma. 4. D’après la partie expérimentale, définissez la base de sustentation La base de sustentation est indiquée en rouge ci-dessous 5. Que constatez-vous ? Le solide ne conserve plus sa position d’équilibre (il bascule) dans la position 4 6. Indiquez si la verticale du centre de gravité G passe dans les limites de la base de sustentation ou non pour chacune des positions Position 1 Position 2 Position 3 Position 4 Avant la poussée Garde sa Garde sa Garde sa position position position □ Bascule □ Bascule □ Bascule □ Garde sa position Bascule Après la poussée Garde sa Garde sa Garde sa position position position □ Bascule □ Bascule □ Bascule □ Garde sa position Bascule La verticale du centre de gravité passe dans les limites de la base de sustentation. Position 1 Position 2 Position 3 Position 4 Oui □ Non Oui □ Non Oui □ Non □ Oui Non 7. Conclure sur les conditions qu’il faut avoir entre la verticale du centre de gravité et la base de sustentation pour que le solide soit en équilibre On remarque que dès que la verticale du centre de gravité sort des limites de la base de sustentation, l’objet bascule C. Relation entre poids et masse : COMPETENCES TRAVAIL A FAIRE Dynamomètre : 1. Comment on mesure la masse ? On mesure la masse avec une balance 2. Quelle est la différences entre poids et masse ? La masse est une quantité de matière et le poids est une force représentant action gravitationnelle 3. Quelle grandeur mesure-t-on avec un dynamomètre ? Un dynamomètre sert à mesurer une force 4. Quelle est l’unité de cette grandeur ? Cette grandeur est exprimée en Newton 5.Sur le support aimanté, placer le dynamomètre puis accrocher les différentes masses au crochet du dynamomètre et noter dans le tableau cidessous la mesure indiquée par le dynamomètre pour chaque masse. 6. Compléter le tableau suivant : ( Attention aux unités !!! ) Masse (g) 50 100 150 200 250 300 350 Masse (Kg) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Poids (N) 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 2.94 3.43 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 Poids(𝑁) 9.8 Masse(kg) arrondir à 0,1 près 7. Que remarquez-vous à propos des résultats de la dernière ligne ? Les résultats de la dernière ligne sont identiques 8. Le poids et la masse sont-ils proportionnels ? Oui, le poids et la masse sont proportionnels 9. Le poids et la masse d’un objet sont liés par la relation (cocher la bonne case) □P=M+g □M=P*g P=M*g □P= 10. g est appelé l’intensité de pesanteur, elle dépend du lieu. Elle vaut environ 9,8 N/kg à la surface de la terre, mais seulement 1,6 N/kg à la surface de la lune. Aurélie pèse 55 kg. a) Quel est son Poids sur la Terre ? P=M*g P = 55 kg * 9.8 N/kg = 539 N Le poids d’Aurélie est de 539 Newton sur Terre b) Quel est son poids sur la Lune ? P=M*g P = 55 kg * 1.6 N/kg = 88 N Le poids d’Aurélie est de 88 Newton sur la Lune
