CYCLE 1 : La planète Terre : La gravitation – le centre de gravité – Les mouvements de la terre par rapport au soleil - Les jours et les saisons.
1. Aujourd’hui nous allons étudier la gravité. Est-ce que l’un d’entre vous à une idée de ce que c’est ?
D’après-vous quelle forme a la terre ? Ronde ? Presque. En fait elle est un peu aplatie aux pôles ?
Voilà des globes terrestres. Qui peut me dire où sont les pôles Nord et Sud ? Qui sait où se trouve l’équateur ? On va chercher ou se trouve l’Europe, la France, l’Afrique etc…L’Australie ? On va mettre des petits personnages debout aux différents coins de la terre. Vers ou vont les pieds ?
On va essayer de faire comprendre aux enfants que c’est la Terre qui exerce son attraction sur tout objet massif
Et pourquoi on ne s’envole pas. Essayez de sauter le plus haut possible. Pourquoi on retombe toujours sur la Terre ? Qu’est-ce que vous en pensez ? Et si un australien saute, ou est-ce qu’il retombe ?
A votre avis pourquoi tout ça ? Et si on jette une chaise en l’air, qu’est ce qui va se passer ?
Donc la terre attire tous les objets ? Et comment fait-elle pour attirer les objets même lorsqu’ils sont en l’air ? Les enfants ne trouveront sans doute pas. On leur donnera comme mission de demander à leurs parents.
2. Notion de centre de gravité
Alors comment tenons-nous debout.
On va demander des volontaires. Au premier on va demander de se mettre sur la pointe des pieds, puis on va le positionner face au mur et lui demander de refaire la même chose…
Expérience 2 : le volontaire se place de profil contre le mur, un pied et un bras étant au contact du mur: s’il lève la jambe de côté, son équilibre est très compromis.
Expérience 3 : la personne est assise bien droit sur une chaise, ses pieds sont posés devant la chaise, son dos, ses cuisses et ses jambes formant deux à deux un angle droit.
Il lui est alors impossible de se lever, à moins d’incliner le tronc vers l’avant.
Expérience 4 : la personne est debout, dos au mur, ses talons collés à la plinthe.
Si elle se baisse en gardant les jambes tendues pour tenter de toucher le sol… c’est la chute assurée.
Explications
Nous avons vu que nous étions attirés vers le centre de la terre. En fait nous sommes attirés vers le centre de gravité de la terre. De la même façon la force d’attraction terrestre passe par notre centre de gravité. Si on veut tenir debout il faut que la force d’attraction passe par nos pieds, sinon c’est la chute !. En position debout, le centre de gravité se situe à peu près à la hauteur du nombril.
1. Equilibres stables et équilibres instables.
Comment faire tenir une pièce en équilibre sur le bord d’un verre ?
A priori c’est impossible car si on arrivait par miracle à positionner le centre de gravité de notre pièce sur le rebord du verre, le moindre déséquilibre ferait sortir le centre de gravité de son point d’appui et la pièce retombe. Si on la coince avec 2 fourchettes, s’il se produit un petit déséquilibre, le poids de la fourchette va ramener la pièce dans sa position initiale !
Si vous êtes sur un vélo à 3 roues vous êtes en équilibre stable. Si le tricycle se soulève, son poids va le faire retomber sur ses roues. Au contraire si vous êtes sur un vélo à l’arrêt si le vélo penche, il faut vite mettre le pied par terre sinon c’est la chute !
Lorsque vous avez pris de la vitesse, en tournant du côté ou vous allez tomber, la force d’inertie va vous remettre droit…
Et à votre avis est-ce que tous les objets tombent à la même vitesse ? L’idéal serait de pouvoir jeter des objets d’une 40aine de mètres afin de mettre en évidence l’augmentation de la vitesse.
On va jeter des pierres de différentes tailles et poids, une bille en bois et un papier roulé en boule. Lequel va arriver en premier ? Pareil avec un parachutiste jouet avec le parachute replié et une bille. Qu’est-ce qu’on peut en déduire ?
Quel que soit le poids des objets, ils tombent tous à la même vitesse. Imaginez que vous poussez une petite voiture. Elle va aller très vite. Est-ce que vous pourriez faire pareil avec la voiture de vos parents ? Il faudrait qu’on se mette à plusieurs pour déplacer la voiture à la même vitesse que votre petite voiture. Donc ? Donc plus l’objet est lourd et plus il faut pousser fort, non ? Donc on peut penser que la force exercée par la terre est proportionnelle à la masse des objets ? On peut donc dire que la force d’attraction entre 2 corps est proportionnelle au produit de leurs masses. Et lorsqu’on s’éloigne de la terre est-ce qu’on subit encore l’influence de la terre ? Oui mais tellement faiblement que les astronautes flottent en l’air ! Donc plus la distance augmente et plus l’attraction diminue.
Est-ce qu’à votre avis il n’y a que la terre qui attire les objets ? Est-ce que la lune exerce son influence sur nous ?
Nous sommes trop loin d’elle et trop légers mais la masse de l’océan est énorme et elle est attirée par la lune, ce qui crée les marées.
Nous aussi nous nous attirons entre nous mais nous sommes tellement légers qu’on ne le sent pas du tout.
Le soleil et la terre qui sont très massifs tous les 2 quoique assez loin l’un de l’autre, vont donc s’attirer.
Regardons ce qu’il se passe lorsqu’on veut aller tout droit si quelqu’un vous retient avec une corde. Hé oui vous allez tourner autour de lui, comme la terre autour du soleil.
Regardons ce qu’il se passe avec cette expérience : la terre est retenue par l’attraction solaire. Si la terre tournait trop vite, elle s’échapperait et poursuivrait sa route.
1. La rotation de la terre sur elle-même.
Le pendule de Foucault
On va lancer le pendule en début d’heure. Que constate-t-on ? En fait le pendule a continué tout droit mais la terre sous lui a tourné !
Réalisation d’un cadran solaire
2. La rotation autour du soleil
Les saisons
Pourquoi le soleil est-il plus bas en hiver qu’en été ?
Pourquoi fait-il froid l’hiver alors que la terre est plus proche du soleil ?
Pourquoi fait-il nuit 6 mois et jours 6 mois aux pôles ?
Pourquoi les nuits et les jours sont-ils égaux au printemps et à l’automne ?
Voilà quelques questions auxquelles vont répondre cette maquette….
