Introduction aux Forces

Diagrammes de Force

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Illustrer Différents Types de Forces

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Force et Mouvement

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Contexte de l'enseignant sur les forces

Il existe de nombreux types de forces qui gouvernent le monde qui nous entoure. Ils gardent ensemble les atomes qui font toute la matière autour de nous, ils gardent notre planète en orbite autour du soleil et empêchent notre atmosphère de s’envoler dans les profondeurs de l’espace. Sans eux, nos vies seraient très différentes.

Les forces peuvent être divisées en deux catégories: contact et non contact . Les forces sans contact incluent le magnétisme et la gravité. Les forces de contact incluent le frottement et la poussée ascendante.

L'unité de force, le newton , doit son nom au scientifique anglais Sir Isaac Newton. Bien que l'histoire de Newton et de la chute de la pomme ne soit probablement pas vraie, il a été le premier scientifique à décrire mathématiquement la force de gravitation. En plus de ses travaux sur la force et le mouvement, Newton a également apporté de grandes contributions à l'optique, aux mathématiques et à la biologie.

Les forces sont des quantités vectorielles , ce qui signifie qu'elles ont à la fois une magnitude et une direction. Nous pouvons montrer les forces en traçant des diagrammes de force qui utilisent des flèches pour indiquer la direction dans laquelle les différentes forces agissent. La longueur de la flèche indique la taille de la force. Il est également utile de marquer la flèche avec le nom de la force et sa taille en newtons (N).

Nous décrivons les forces comme étant équilibrées ou déséquilibrées. Les forces équilibrées se produisent lorsque les forces sont égales et opposées. Lorsque les forces sont équilibrées, les objets restent immobiles (s’ils étaient déjà immobiles) ou continuent de rouler à une vitesse constante. Lorsque les forces sont déséquilibrées, un objet commencera à se déplacer s'il était immobile. Si l'objet était déjà en mouvement, il changera de vitesse ou de direction. Dans le premier exemple ci-dessous, l'avion continuerait à voyager en vol régulier à une vitesse constante. En effet, l'ascenseur a la même ampleur mais agit dans le sens contraire du poids.

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La force globale agissant sur un objet est connue sous le nom de force résultante . Dans l'exemple de l'avion ci-dessus, l'exemple des «forces équilibrées» n'a aucune force résultante. Dans l'exemple «forces non équilibrées», la portance et le poids sont équilibrés, mais la poussée est une force plus grande que la traînée. Ainsi, il y aura une force résultante dans la direction de la poussée.

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Il est utile de fournir un contexte lorsque vous parlez de forces car elles seules peuvent constituer une idée assez abstraite. Tous vos étudiants auront expérimenté des forces dans leur vie quotidienne. Expliquer les forces dans un contexte familier, tel qu'un trajet en voiture ou à vélo, peut aider les élèves à mieux comprendre ce qu'ils sont. Pour contester vos élèves, donnez-leur un contexte inconnu et compliqué, tel que l'espace. Demandez aux élèves de regarder la force aux différents moments du voyage d’un astronaute dans l’espace puis à la maison.

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Questions essentielles pour les forces

1. Comment les forces et les mouvements sont-ils liés?
2. Quelle est la différence entre une force de contact et une force sans contact?
3. Comment les forces sont-elles importantes dans nos vies?

Idées d'activités de force supplémentaires

1. Faites un storyboard narratif montrant ce que serait le monde sans frictions.
2. Concevez une fusée expliquant comment augmenter la poussée et réduire le frottement ou la traînée.
3. Créez un story-board chronologique pour montrer comment nos idées sur les forces ont évolué au fil du temps.