Boîte à outils de l'enseignant
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Le but de cette lecture
Ce laboratoire STEM se concentre sur l'exploration du centre de gravité (CoG) en manipulant le bras du Clawbot pour déplacer la position du poids sur le robot - affectant son CoG - lorsqu'il roule sur des surfaces inégales. Cette première lecture a pour but d'introduire la notion de centre de gravité en explorant comment la tour penchée de Pise peut être inclinée sans tomber.
Considérant le centre de gravité
Chaque objet a un centre de gravité (CoG). C'est l'endroit sur l'objet où la gravité tirant d'un côté est équilibrée par la gravité tirant du côté opposé. Une autre façon de voir les choses est la localisation moyenne du poids d’un objet. Si le CoG reste au-dessus de la base de l'objet (la partie reposant sur le sol), l'objet ne tombera pas.
La photo montre la célèbre tour penchée de Pise. Cette tour est connue pour avoir une inclinaison très visible, d'environ 4 degrés par rapport à une position parfaitement verticale (droite de haut en bas). Vous pouvez comparer la flèche sur l'image aux colonnes de la tour pour voir à quel point elle est inclinée. Bien que la tour soit très inclinée, le CoG est toujours au-dessus de la base de la tour et ainsi, la tour reste debout ! Si vous poussiez davantage la tour penchée dans l'image ci-dessus pour qu'elle s'incline de plus en plus jusqu'à ce que la flèche dépasse la base de la tour, elle tomberait.
Vous pouvez également penser à une bascule ou à une balance. Le point d'appui, le point de la bascule où repose la planche, se trouve directement sous le CoG de la bascule. Si ce n'était pas le cas, la balançoire tomberait d'un côté au lieu de osciller de haut en bas.
Prolongez votre apprentissage
Pour développer cette activité, demandez à vos élèves de mettre un crayon en équilibre sur leur index. Dites à vos élèves de tourner leurs mains, paume vers le haut, et d’équilibrer un crayon perpendiculairement à leurs index. Si/quand les élèves parviennent à l'équilibrer, ils ont trouvé le CoG du crayon.
Les élèves peuvent également observer le centre de gravité d'un objet tel qu'une tasse en attachant une ficelle au centre de l'objet et en attachant un poids au bas de la ficelle à l'aide d'une gomme ou d'un autre objet légèrement lesté. Placez la tasse sur un livre ou un bureau et inclinez-la légèrement. Demandez aux élèves d'observer comment la ficelle se déplace par rapport à la base de l'objet.
Demandez aux élèves d’observer où se trouve la ficelle lorsque l’objet commence à tomber. Les élèves doivent remarquer que lorsque la ficelle passe la base de l’objet, celui-ci commence à tomber.