Mais qui a cassé l’épuisette de la piscine ?

Mais qui a cassé l’épuisette de la piscine ?

Un détecteur va vous permettre de confondre le coupable

image_épuisette cassée

Des travaux ont eu lieu autour de la piscine en l’absence des propriétaires. De la terre et peut-être des pierres, plus ou moins grosses y sont tombées. Mais après la réception des travaux tout paraît être rentré dans l’ordre.

Quelque temps plus tard, on découvre que l’épuisette qui permet de nettoyer le fonds de la piscine est déchirée

Y a-t-il un lien entre ces deux évènements ?

Un détecteur d’action va vous permettre de trouver la clé de l’énigme.

Pour le fabriquer, il vous faut :
– Une bobine de fil élastique très souple (à dénicher au rayon mercerie)
– De la pâte à modeler (en vérifiant qu’elle ne se dissout pas dans l’eau)

Pour donner du sens à votre cheminement

Le fil de vos activités de recherche

   

Un matériel choisi pour ses propriétés  

Découvrez la particularité d’un fil élastique

Pourquoi un fil élastique et pas un bout de ficelle ?

Le changement de la longueur du fil élastique nous donne une information sur l’action, la force, qu’il subit. Il rend perceptible par nos sens quelque chose d’invisible, notamment l’intensité de cette action. La ficelle subissant les mêmes contraintes ne nous en dirait rien.  Elle permettait seulement de visualiser la direction de l’action, la droite matérialisée par la ficelle elle-même.

Au cours de vos diverses expériences, la longueur du fil élastique va varier. Pour décrire ces situations, restez au plus près de ce que vous voyez : vous direz, en comparant deux situations, « l’élastique s’allonge » ou encore « sa longueur augmente, diminue, reste constante ».

A la fin, n’oubliez pas d’écrire une CLP

Prenez en main le bout d’un fil élastique d’environ 40 cm.

Vous garderez immobile la main qui tient cette extrémité. Tirez sur l’autre bout de l’élastique, dans toutes les directions.

   

Bien utiliser les mots et les ressources de l’expérience

Exploitez le fil élastique dans une autre situation

On a l’habitude de dire « cet objet est lourd » pour traduire la sensation que l’on a en tenant l’objet dans sa main. En fait notre main perçoit l’action de la Terre sur l’objet, appelée improprement le « poids de l’objet » comme si c’était une propriété de l’objet (pour en savoir plus, cliquez sur ce lien).

Comment prouver que le fil élastique exerce bien une tension verticale vers le haut sur l’objet suspendu ?

Il suffit de supprimer son action, tout simplement en le coupant : le corps tombe alors verticalement vers le bas et le fil reprend sa longueur initiale. Il se passe la même chose si on remplace l’élastique par un fil, ce qui prouve que l’élastique ou le fil exercent tous deux une tension verticale. Mais le fil ne permet pas de visualiser cette tension puisque sa longueur reste la même.

Attachez un trombone à une extrémité de l’élastique, et plantez-le dans une boule de pâte à modeler. Observez la variation de sa longueur.

Dans un deuxième temps, ajoutez encore de la pâte à modeler ou un petit objet et observez la nouvelle longueur prise par l’élastique.

 

Remarque…
Quand l’objet est immobile, l’action de la Terre vers le bas (« le poids de l’objet ») est égale et opposée à la tension de l’élastique qui tire vers le haut.

 

L’ensemble “fil élastique + boule de pâte à modeler” va servir à détecter une action ou une interaction qu’on appelle aussi une force.

détecteur de force
   

Mettre en relation les données de l’observation

Utilisons le fil élastique comme détecteur de force

Pour guider vos constats :
– lorsque la longueur du fil élastique diminue, c’est le signe que la tension de l’élastique sur l’objet diminue.
– le « poids de l’objet » restant constant, l’équilibre n’est maintenu que si la main soutient plus fortement l’objet.
– lorsque l’élastique reste vertical, la tension de l’élastique sur la boule s’exerce verticalement, ainsi que l’attraction de la Terre sur la boule : la direction de la force que la main exerce est nécessairement verticale.
– quand le fil est mou, il n’exerce plus de force : seule la main s’oppose à l’attraction de la Terre sur l’objet.

En tenant d’une main une extrémité du fil élastique, la boule étant posée sur l’autre main, soulevez lentement la boule puis baissez-la en maintenant l’élastique bien vertical.
Soyez attentif à vos sensations.

   

S’entraîner aux méthodes scientifiques

N’oublions pas le but de notre recherche

Développez vos compétences d’expérimentateur ayant le souci de prendre votre autonomie à partir du matériel que nous vous proposons.

Au cours de l’expérience, le scientifique nourrit ses observations principalement de ce qui varie, mais aussi parfois de ce qui est pareil. Développez cette compétence essentielle, vous vous préparez ainsi à établir des relations entre les « variables », à rédiger des CLP.

Établir des relations, c’est relier les éléments de l’observation présente ou passée, par exemple associer les variations de longueur du fil élastique (qui visualise la tension qu’il exerce), avec la force qui le contraint à s’allonger beaucoup, peu, pas du tout…

Faire des constats, c’est traduire autrement des observations, en raisonnant à partir d’autres résultats expérimentaux, des connaissances.
Ici l’observation du changement de longueur de l’élastique, rapprochée des résultats de l’expérience faite avec la main, vous amène à constater l’existence de cette force cachée, la poussée de l’eau.

D’autres situations pourront être expliquées avec la loi scientifique établie et prouvée expérimentalement. Savourez le plaisir d’un tel réinvestissement.

Reproduisons, en miniature, les circonstances de notre énigme : l’épuisette déchirée, la piscine pleine d’eau, les travaux ayant peut-être entraîné des pierres au fond de l’eau.

Mettez la boule au fond d’un récipient rempli d’eau (il faut qu’il y ait beaucoup d’eau au-dessus de la boule). Attrapez l’élastique puis tirez-le verticalement doucement jusqu’à sortir la boule de l’eau.

 

La solution de l’énigme

Effectivement des pierres sont bien tombées au fond de la piscine. L’ouvrier, chargé des travaux, a utilisé l’épuisette pour les remonter.
Mais il n’avait pas anticipé qu’au moment où l’épuisette « traverserait la surface » de l’eau, la poussée de l’eau diminuerait jusqu’à s’annuler complétement. Hors de l’eau l’épuisette ne pouvait résister au poids des pierres.

Avec le détecteur d’action ou de force, vous avez pu constater visuellement l’effet, dans l’eau, de la poussée d’Archimède qui s’exerce sur la partie immergée des objets ou des personnes.