Les forces directes et les forces par interaction à distance

Durée de travail estimée

Prérequis

Avoir complété les activités en lien avec La poussée et la traction et Les sortes de forces.

Attente(s)

A1. utiliser une démarche de recherche, une démarche expérimentale et un processus de design en ingénierie pour effectuer des recherches et des expériences ainsi que pour résoudre des problèmes, tout en respectant les consignes de santé et de sécurité.

C2. démontrer sa compréhension des façons dont les forces produisent un mouvement ou un changement dans les mouvements.

Contenu(s) d’apprentissage

A1.2  utiliser une démarche expérimentale et les habiletés connexes pour effectuer des expériences.

C2.1  décrire différents types de forces de contact et de forces à distance.

C2.2  décrire différentes façons dont une force peut être appliquée sur un objet.

Déroulement et directives

Mise en situation :

1- Présenter à l’élève les deux illustrations en fichier joint : une personne qui descend en parachute et une personne qui joue au soccer. Susciter la réflexion en questionnant l’élève : D’après toi, quelles forces y a-t-il dans ces illustrations?
Peux-tu voir la force?
Qu’est-ce qui t’indique qu’il y a une force?

Mentionner à l’élève qu’on ne voit pas la force, mais qu’on peut voir les effets des forces.

Exploration :

2- À l’aide de l’affiche Les forces et les objets en mouvement, débuter la lecture du texte Quels sont les effets visibles des forces?.

Cliquer sur le mot incroyables et présenter à l’élève l’effet visible d’une force sur une voiture.

Poser la question suivante : Quelles forces incroyables as-tu déjà vues? (Ex. : une canette écrasée, un arbre qui est tombé sur une maison, une balle de tennis qui frappe un filet, etc.)

Cliquer sur le mot effets et présenter à l’élève des effets possibles d’une force.

Poursuivre en faisant la lecture des effets des forces énumérés dans les encadrés.

Demander à l’élève de réaliser l’activité Associe les différents effets des forces que l’on peut observer aux actions sur les illustrations.

Voici les associations que l’élève pourrait faire :

Une force peut mettre un objet en mouvement : Le joueur botte le ballon.

Une force peut changer la direction d’un objet en mouvement : Le ballon tourne autour du poteau.

Une force peut changer la vitesse d’un objet en mouvement : La fille frappe la balle avec le bâton, le ballon tourne autour du poteau.

Une force peut arrêter un objet en mouvement : Le gardien de but arrête la rondelle.

Une force peut déformer un objet : Un enfant s’assoit sur un sac rempli de fèves.

3- Proposer à l’élève d’illustrer trois actions et de décrire les effets visibles de la force.

4- Lire le Défi sur l’affiche Les forces et les objets en mouvement. Inviter l’élève à réaliser ce défi qui consiste à faire flotter un trombone dans les airs à l’aide d’un aimant sans toucher le trombone.

Mettre à la disposition de l’élève le matériel nécessaire soit : un trombone, un bout de ficelle d’environ 20 cm de longueur, du ruban adhésif et un aimant assez puissant.

Permettre à l’élève d’explorer. Si elle ou il n’arrive pas à réaliser le défi, guider l’élève afin qu’elle ou il réussisse ce défi.

Voici la façon de procéder : Attacher le trombone à un bout de la ficelle. À l’aide du ruban adhésif, coller l’autre bout de la ficelle sur une table. D’une main, soulever le trombone et tendre la corde. Avec l’autre main, approcher l’aimant à environ un centimètre du trombone. Lâcher le trombone. S’il tombe, recommencer en approchant l’aimant plus près du trombone cette fois-ci.

 À la suite du défi, questionner l’élève :

-Quelle sorte de force as-tu utilisée lors du défi?

5- Faire avec l’élève la lecture du texte Les forces directes et indirectes en fichier joint.
Poser la question suivante : Lors du défi, est-ce qu’il y avait une force par interaction à distance ou par contact direct? (Le défi représente un exemple d’une force qui agit par interaction à distance.)

À l’aide de l’affiche Les forces et les objets en mouvement, faire l’activité suggérée sous les illustrations qui consiste à repérer, sur le napperon, des exemples de forces qui agissent par contact direct ou par interaction à distance.

Corrigé :

-Interaction à distance : Le parachutiste, l’aimant
-Contact direct : Les autres images

Demander à l’élève de dessiner une situation dans son quotidien où une force agit par interaction à distance ou par contact direct.

6- Faire la lecture du texte Sciences et mystère, Tour de force en fichier joint. L’élève doit résoudre le mystère.

S’assurer de la compréhension du texte en posant à l’élève des questions comme celles-ci.
-Comment expliques-tu ce qui se passe dans la salle de classe de madame Charlebois? (Deux élèves cachés sous la table utilisent des aimants pour faire bouger les trombones.)
– Est-ce de la magie ou s’agit-il de sciences? Inciter l’élève à expliquer sa réponse.

7- Le jeu suivant vise à approfondir les connaissances sur les forces qui agissent par une interaction à distance ou par contact direct.

Utiliser les cartes à découper en fichier joint Cartes – Jeu de forces pour jouer au jeu. Placer ces cartes dans une boîte.

Durant la semaine, inviter l’élève à tirer une ou deux cartes et à lire ce qui y est indiqué. L’élève doit nommer les forces en action et dire si elles agissent par contact direct ou par une interaction à distance. (P. ex. « Je fais de la bicyclette et je freine. » Les forces en action sont la force musculaire et la friction. Elles agissent par contact direct.)

Faire un retour sur l’activité à l’aide du corrigé qui se trouve à la suite des cartes dans le fichier joint.

8- Présenter, à l’aide d’Internet, des images de cratères terrestres. Questionner l’élève :

-Sais-tu comment sont créés les cratères?
-Pourquoi penses-tu que les cratères sont de différentes grosseurs?

Suggérer à l’élève de réaliser l’expérience Une expérience toute en hauteur en fichier joint. S’assurer d’avoir le matériel nécessaire pour faire l’expérience. Demander à l’élève de consigner ses observations sur des feuilles ou dans un document Google.

Allouer suffisamment de temps pour permettre à l’élève de refaire l’expérience avec différents objets comme il est suggéré dans la section Va plus loin.

Amener l’élève à comprendre que, plus l’objet tombe de haut, plus les effets de l’impact sont visibles. C’est l’action de la force de gravité qui agit par interaction à distance. La gravité attire l’objet sans que quiconque y ait touché.

Activité(s) d’apprentissage

1- Réfléchir sur les forces à la suite d’observation de deux illustrations.

2- Présenter des effets des forces.

3- Montrer des actions où les forces sont présentes. Décrire les effets de ces forces.

4- Réaliser le défi sur les forces.

5- Lire le texte Les forces directes et indirectes.

6- Lire le texte Sciences et mystère, Tour de force.

7- Jouer au jeu sur les forces.

8- Compléter l’expérimentation Une expérience toute en hauteur.

Matériel

• Un trombone
• Un bout de ficelle d’environ 20 cm de longueur
• Du ruban adhésif
• Un aimant assez puissant
• Du papier journal
• Un contenant en aluminium ou un bac en plastique
• Des lunettes de sécurité
• Une règle d’un mètre ou ruban à mesurer
• De la farine
• Du cacao
• Un tamis
• Une cuillère
• Des billes