Modifier Tutorial : Equilibre d'une règle et d'un marteau

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

* La règle seule en équilibre tombe au sol * Si on lâche le marteau , il tombe au sol * L'élastique permet d'assurer un effet levier * Lorsque le système est en équilibre, il oscille autour de sa position d'équilibre et s'arrête ensuite. Le point d'équilibre change en fonction du positionnement du marteau, de la résistance de l'élastique, de la longueur de la règle, de la masse du marteau

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Une table parfois trop épaisse ; une règle trop longue et un marteau trop léger ; un élastique distendu ; un manque de patience

Explications

Le poids des objets les attire vers le sol, en raison du champ de gravité terrestre. Quand le marteau est posé sur la table et que l'on le décale vers le bord, on remarque que celui tombe lorsqu'il dépasse un certain point : le marteau bascule quand la partie au-dessus du vide est plus lourde que la partie au-dessus de la table : Le centre de gravité du marteau n'est plus au dessus de la table. Le même principe s'applique à la règle. Le système Règle + marteau + élastique crée un ensemble-objet qui se trouve en équilibre sur le bord de la table. Si l'on ajoute au marteau la règle et l’élastique, c'est le même principe. La présence de la règle permet de laisser l'ensemble un peu plus loin dans le "vide". Cet ensemble repose sur la table et ne tombe pas tant que l'on n’a pas dépassé le point d'équilibre de l'ensemble lui-même. Tant qu'il repose au-dessus de la table, l'ensemble ne bascule pas. Par contre, dès que le centre d'équilibre n'est plus "soutenu" par la table, l'ensemble tombe dans le "vide". Cette force de soutien par la table s'appelle force de réaction. Le centre de gravité n'est pas à l'endroit où la règle touche la table. Le centre de gravité de ce montage se situe près de la tête du marteau, donc plus bas que le point de contact avec la table.

Plus d'explications

Le centre de gravité (CdG), appelé G, est le point d'application de la résultante des forces de gravité (la pesanteur). Notre système règle + élastique + marteau est soumis à 2 forces extérieures : son poids qui s'applique à son centre de gravité et la force de réaction de la table qui s'applique au point de contact de la règle avec la table. Pour que le système soit stable, il faut que ces 2 forces soient égales et opposées. Le centre de gravité se positionne naturellement sous le point de sustentation (point de contact avec la table), exactement comme un pendule ou un fil à plomb se stabilise lorsqu'il est à la verticale de son point de sustentation. https://fr.wikipedia.org/wiki/Centre_d%27inertie

Application : dans la vie de tous les jours

La manifestation la plus courante de la gravité est bien sûr la pesanteur, c'est-à-dire l'attraction entre la Terre et les objets qui sont à proximité. Plusieurs œuvres d'art, jouets et gadgets utilisent des systèmes d'équilibre

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[[Équilibriste]]

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques Listez ce à quoi peut servir cette expérience : comprendre tel phénomène, tel concepts, etc... 

Pistes pour animer l'expérience Idée d'animation, de mise en scène.

Sources et ressources Lien vers des sites web ressources : wikipédia, CNRS, Wikipédia,... éventuellement une bibliographie (ex les bouquins petits débrouillards).

Voir [http://fr.wikipedia.org/wiki/Pesanteur pesanteur] sur Wikipédia. voir centre de gravité sur wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Centre_d%27inertie