L'expo itinérante "Comprendre les forces et les mouvements"

Cette roue est un dispositif mobile qui permet à chacun d'expérimenter les différentes notions qui vont abordées dans l'exposition.

Ces notions sont indispensable lorsque l'on souhaite parler de mécanique, c'est à dire l'étude du mouvements et de l'équilibre des corps.

1 Atelier

• La roue du mouvement : suspendre des poids et analyser les mouvement de la roue pour comprendre les loi de la mécanique

8 Panneaux

• Le référentiel
• La force
• Le mouvement
• L'inertie
• Les frottements
• L'équilibre
• le moment
• Le point d'application de la force

Nous commençons par comprendre l'immobilité afin de définir le mouvement.

2 ateliers :

• Rester en équilibre : créer une absence de mouvement
• La composition des forces : que ce passe-t-il quand plusieurs forces différentes s'exercent sur un objet ?

Expérimenter les lois du mouvement afin de mieux les comprendre.

4 ateliers :

• La bille prend la tangente : quelle trajectoire suit un objet en mouvement.
• Attacher sa ceinture : découvrir le principe de l'inertie.
• Sur les chapeaux de roue : pourquoi est-ce que je me sens plaqué contre le siège quand la voiture accélère ?
• Entrer en collision : que ce passe-t-il quand un objet en mouvement en rencontre un autre immobile ?

Comprendre ce qu'est le frottement et comment il agit.

3 ateliers :

• Dévaler la rampe : Vérifier si le principe de l’inertie selon lequel un objet conserve sa vitesse s’applique en toutes circonstances.
• Les frottements : Comprendre ce qui ralentit les objets qui glissent (ou roulent) sur le sol.
• Poids et frottement : Comprendre l’influence du poids des objets sur les forces de frottement.

L’énergie la mieux utilisée est une énergie non dépensée. Pour cela il faut limiter les pertes, c’est-à-dire les forces inutilement dépensées.

Comme nous l’avons vu, un des principaux obstacles aux mouvements sur terre est le frottement, essayons donc de les réduire.

3 ateliers :

• Surfez sur la pente : Faciliter le glissement d’un objet le long d’une pente.
• Ça roule ! Comprendre l’intérêt de la roue.
• Les bons tuyaux : On veut comprendre comment les Égyptiens ont réussi à déplacer les énormes pierres qui leur ont permis de construire les pyramides

Découvrir quelles solutions techniques ont été inventées par les humains rendre certaines tâches possibles ou faciliter leur exécution ?

8 ateliers :

• Monter la pente : réduire au maximum la force nécessaire pour transporter un objet roulant jusqu’à une certaine hauteur.
• Soulever la première pierre : trouver un dispositif qui me permet de réduire la force nécessaire pour lever un objet.
• La balance romaine : Utiliser le principe du bras de levier pour soulever des objets.
• La balance mathématique : calculer à l'aide de poids.
• Le treuil : Comment fonctionne un treuil ?
• La vis d'Archimède : le principe de la vis sans fin.
• Poulies et Palans : Soulever un objet très lourd avec peu de force.
• Entrer dans l'engrenage : comprendre le fonctionnement des engrenages

Comprendre comment l'énergie contenue dans les éléments en mouvement peut-être converti et utilisée pour différentes applications.

4 ateliers :

• Balle en suspension : Comprendre comment la force du vent peut maintenir un objet en suspension dans l’air.
• L'aile dans le vent : Comprendre le principe du fonctionnement de l’aile d’un avion.
• L'éolienne : transformer le vent en électricité.
• La Turbine : comment fonctionnent les barrages ?

1 panneau :

• La portance : l'exemple de l’hélicoptère

La plupart des ateliers sont présentés et analysés sous l’angle :

• Objectif
• Hypothèse
• Expérience
• Résultats
• Discussion
• Conclusion

Voici un exemple de déroulement d'une expérience :

La bille prend la tangente

INTRODUCTION

Pourquoi je me sens plaqué contre la fenêtre de la voiture si celle-ci tourne brutalement?

OBJECTIF

Trouver quelle trajectoire va prendre un objet en mouvement lorsqu’il est libre d’évoluer.

HYPOTHESE

Pensez-vous que la bille va suivre :

• La trajectoire bleue (continuer comme si le cerceau n’était pas ouvert)
• La trajectoire noire (déplacement en ligne droite en suivant la tangente au cercle au moment où elle l’a quitté ; mouvement rectiligne uniforme)
• La trajectoire rouge (déplacement en ligne droite, mais vers l’extérieur)

EXPERIENCE

Lancer la bille sur le cerceau et observer sa trajectoire lorsqu’elle quitte le cerceau.

RESULTATS

En quittant le cerceau, la bille a suivi :

• La trajectoire bleue (continuer comme si le cerceau n’était pas ouvert)
• La trajectoire noire (déplacement en ligne droite en suivant la tangente au cercle au moment où elle l’a quitté ; mouvement rectiligne uniforme)
• La trajectoire rouge (déplacement en ligne droite, mais vers l’extérieur)

DISCUSSION

En quittant le cerceau, la bille :

• Continue son mouvement en ligne droite
• Continue son mouvement en tournant comme si elle était restée dans le cerceau
• Fuit vers l’extérieur, mais en ligne droite

CONCLUSION

Un objet qui n’est soumis à aucune force extérieure…

• Se déplace en ligne droite
• Continue avec la même trajectoire
• Sera influencé par la trajectoire qu’il avait quand on l’a « lâché »

Un panneau explicatif vient ensuite donner tous les éléments scientifiques nécessaires à la compréhension des phénomènes étudiés.