Fiche enseignant · 10–11 ans · environ 45–50 minutes
La gravité : la force qui tient le monde ensemble
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Objectifs
- Tout ce qui a une masse attire tout le reste ; l'attraction augmente avec la masse et diminue avec la distance.
- La masse ne change pas ; le poids dépend de la gravité de l'endroit.
- Sans air, tous les objets tombent à la même vitesse ; la résistance de l'air dépend de la forme et de la taille.
- Planifier et réaliser une expérience équitable avec des mesures répétées.
Déroulement
| Durée | Activité |
|---|---|
| 5 min | Question : une balle lourde tombe-t-elle plus vite qu'une légère ? Faites voter les élèves. |
| 10 min | Lisez le texte (écran ou fiche). |
| 20 min | Expérience des parachutes par groupes de 3 : l'un lâche, l'un chronomètre, l'un note. |
| 5 min | Notez les moyennes au tableau et comparez. |
| 5 min | Quiz ou jeu Planète mystère en classe entière. |
Matériel pour l'expérience
- Un sac en plastique fin ou du papier de soie
- Du fil ou de la ficelle fine, du ruban adhésif et des ciseaux
- Le même petit poids pour chaque parachute (par exemple 3 trombones ou une boulette de pâte à modeler)
- Un chronomètre (ou un téléphone)
- Un mètre ruban
Sécurité: Lâche les parachutes debout, bras levés, ou laisse l'enseignant les lâcher depuis un endroit sûr et stable. Ne monte jamais sur une chaise ou une table. Attention aux ciseaux.
Idées fausses fréquentes
| Les élèves peuvent penser… | En réalité… |
|---|---|
| Les objets lourds tombent plus vite. | Seulement quand l'air freine l'objet léger. Sans air, ils tombent ensemble (Stevin 1586, Apollo 15 en 1971). |
| Il n'y a pas de gravité dans l'espace. | À la station spatiale, la gravité vaut encore environ 90 % ; les astronautes flottent parce qu'ils tombent autour de la Terre. |
| Le poids et la masse, c'est pareil. | La masse est la quantité de matière ; le poids est la force de gravité qui s'exerce sur elle. |
Corrigé de la fiche
- La masse est la quantité de matière d'un objet et reste la même partout ; le poids est la force avec laquelle la gravité l'attire, et il change d'un astre à l'autre.
- Environ 5 kg (30 ÷ 6). La masse de l'enfant reste 30 kg ; la balance affiche moins parce que la Lune attire moins fort.
- En général celui de 30 cm : la plus grande voile a plus de résistance de l'air.
- Eux et la station tombent ensemble autour de la Terre (chute libre).
Corrigé du quiz
- Une astronaute part sur la Lune. Que devient sa masse ? Elle reste la même. La masse, c'est sa quantité de matière. Son poids change, pas sa masse.[1]
- Sur la Lune, tu pèserais environ… un sixième de ton poids sur Terre. 1,6 m/s² sur la Lune contre 9,8 m/s² sur Terre : environ un sixième.[2]
- Sans air, on lâche ensemble une boule de bowling et une plume. Laquelle arrive en premier ? Elles arrivent ensemble. Sans résistance de l'air, tous les objets tombent avec la même accélération.[6][3]
- Pourquoi les astronautes flottent-ils dans la station spatiale ? Ils tombent autour de la Terre avec la station. La gravité y vaut encore presque 90 % de celle au sol.[4]
- Qu'est-ce qui provoque surtout les marées ? La gravité de la Lune. La Lune attire les océans. Le Soleil y contribue un peu.[5]
- Dans l'expérience des parachutes, qu'est-ce qui doit rester pareil pour qu'elle soit équitable ? Le poids et la hauteur de chute. On ne change qu'une chose à la fois : ici, la taille.
Pour aller plus loin
Découpez un petit trou au sommet du plus grand parachute. Tombe-t-il de façon plus stable ? Pourquoi les vrais parachutes ont-ils une ouverture ?
Sources utilisées dans cette leçon
- [1] What Is Gravity? (NASA Space Place): fiabilité Élevée
- [2] Planetary Fact Sheet (Metric) (NASA Space Science Data Coordinated Archive): fiabilité Élevée
- [3] The Apollo 15 Hammer-Feather Drop (NASA Space Science Data Coordinated Archive): fiabilité Élevée
- [4] What Is Microgravity? (NASA): fiabilité Élevée
- [5] College Physics 2e, 6.5 Newton's Universal Law of Gravitation (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [6] University Physics Volume 1, 3.5 Free Fall (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [10] Galileo Galilei's and Simon Stevin's experiments (John Plaice (Substack essay)): fiabilité Moyenne
- [11] The Delft Tower Experiment (Amusing Planet (popular history site, 2024)): fiabilité Moyenne
Liste complète avec liens et une note sur la fiabilité de chaque source: echoesof.science/school/fr/gravity/sources/
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