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 - alors qu'il roule sur des surfaces inégales. Cette première lecture vise à introduire le concept 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 d'y penser est l'emplacement moyen 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, à environ 4 degrés d'être parfaitement verticale (droite vers le haut et vers le bas). Vous pouvez comparer la flèche de l'image aux colonnes de la tour pour voir à quel point elle est inclinée. Bien que la tour soit tellement inclinée, le CoG est toujours au-dessus de la base de la tour et donc, 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 passe 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 bascule tomberait d'un côté au lieu de basculer de haut en bas.
Étendez votre apprentissage
Pour développer cette activité, demandez à vos élèves d'équilibrer un crayon sur leurs index. Dites à vos élèves de tourner leurs mains vers le haut et d'équilibrer un crayon perpendiculairement à leurs index. Si/quand les élèves réussissent 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 collant 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 corde se déplace par rapport à la base de l'objet.
Demandez aux élèves d'observer où se trouve la corde lorsque l'objet commence à tomber. Les élèves doivent remarquer que lorsque la chaîne passe la base de l'objet, l'objet commence à tomber.