Neurones + 2ème année - Cahier activités - Chapitre 7 by VAN IN

Neurones+ 2 – Cahier d’activités

tranche : 10,49 mm

www.vanin.be ISBN 978-90-306-7650-8

564142

A. Charneux - B. Linart - E. Loriaux - N. Meunier - Hordies

AndrĂŠ Charneux Brigitte Linart Etienne Loriaux Nicole Meunier-Hordies

Ton professeur (via un formulaire de demande sur www.lesplusprofesseur.be) pourra activer l’accès à Udiddit pour ta classe à partir du moment où chaque élève dispose du Cahier d’activités. La période de validité débute dès l’activation et s’achève au 30 septembre de l’année suivante. Udiddit, la plateforme d’exercisation en ligne pour les élèves et les enseignants La plateforme Udiddit te donne accès à : • des exercices en ligne pour t’entraîner • des jeux captivants Ton professeur pourra t’indiquer comment accéder à Udiddit. Composition de Neurones+ 2 Pour l’élève : - un Livre-Ressources - un Cahier d’activités - un accès à Udiddit Pour le professeur, un accès au contenu de Udiddit comprenant : - le Guide du professeur - le Manuel Numérique - des compléments (exercices, devoirs…) Neurones+ 2 – Cahier d’activités Auteurs : André Charneux, Brigitte Linart, Étienne Loriaux et Nicole Meunier-Hordies

Les photocopieuses sont d’un usage très répandu et beaucoup y recourent de façon constante et machinale. Mais la production de livres ne se réalise pas aussi facilement qu’une simple photocopie. Elle demande bien plus d’énergie, de temps et d’argent. La rémunération des auteurs, et de toutes les personnes impliquées dans le processus de création et de distribution des livres, provient exclusivement de la vente de ces ouvrages. En Belgique, la loi sur le droit d’auteur protège l’activité de ces différentes personnes. Lorsqu’il copie des livres, en entier ou en partie, en dehors des exceptions définies par la loi, l’usager prive ces différentes personnes d’une part de la rémunération qui leur est due. C’est pourquoi les auteurs et les éditeurs demandent qu’aucun texte protégé ne soit copié sans une autorisation écrite préalable, en dehors des exceptions définies par la loi. L’éditeur s’est efforcé d’identifier tous les détenteurs de droits. Si, malgré cela, quelqu’un estime entrer en ligne de compte en tant qu’ayant droit, il est invité à s’adresser à l’éditeur.

© Éditions VAN IN, Louvain-la-Neuve – Wommelgem, 2017 Tous droits réservés. En dehors des exceptions déﬁnies par la loi, cet ouvrage ne peut être reproduit, enregistré dans un ﬁchier informatisé ou rendu public, même partiellement, par quelque moyen que ce soit, sans l’autorisation écrite de l’éditeur.

1re édition : 2017 ISBN 978-90-306-7650-8 D/2017/0078/78

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Neurones+ 1 - Cahier d’activités © Éditions Van In - 2016

Couverture : Bruno Kattus Mise en page : Alinea Graphics Illustrations : www.afd.be (Fanny Vanderlinden) et Wem

Introduction Durant ta première année du secondaire, tu as appris à mieux comprendre la nature et ton environnement grâce à Neurones+ 1. Nous te proposons la suite.

Neurones+, c’est • • • •

un Cahier d’activités un Livre-Ressources un manuel numérique que ton professeur peut utiliser en classe un accès à la plateforme Udiddit (documents et exercices supplémentaires)

Sois curieux Les savoirs te seront proposés au travers de cinq thèmes. Tu pourras les découvrir rapidement en lisant ta table des matières. En parcourant ton cahier, tu verras que certains thèmes débutent par une énigme qu’il te faudra résoudre. Avec ton professeur, tu pourras construire le cours en proposant des pistes, en vériﬁant par des expériences, par des exemples... si ces pistes sont bonnes ou mauvaises. Ton Cahier d’activités te permettra de noter toutes tes démarches et ton LivreRessources, riche en photos et en documents, t’aidera à coup sûr.

Oriente-toi dans ton travail Utilise pour cela les clés qui te sont fournies sous la forme des logos suivants : La sphère t’indique quels domaines seront abordés dans le thème, ainsi que leurs principaux concepts.

Neurones+ 1 - Cahier d’activités © Éditions Van In - 2016

La loupe te renseigne sur les mots-clés qui seront vus dans le thème, et que tu devras maîtriser à la ﬁn de celui-ci. La cible annonce le ou les principaux objectifs du thème que tu vas entamer. Ce pictogramme t’invite à consulter un document se trouvant dans ton Livre-Ressources. Ce pictogramme t’invite à consulter un document se trouvant dans ton Cahier d’activités.

Construis tes savoirs Pour t’aider à retenir les nouvelles connaissances, tu pourras repérer facilement l’espace consacré aux synthèses. Tu seras amené à les compléter ou à les rédiger en t’aidant des mots-clés. N’oublie pas qu’il faudra les comprendre et les mémoriser si tu veux pouvoir les utiliser dans de nouvelles situations.

À toi de jouer Des applications ? Tu en trouveras dans ton cahier mais aussi sur la plateforme Udiddit. Tu pourras eﬀectuer les exercices en classe, seul ou en groupe mais aussi à la maison, sur ton ordinateur.

Vérifie tes acquis Tu pourras passer en revue les contenus repris en début de chaque thème et vérifier si tous les mots-clés du thème te sont familiers. En fin de thème, des questions te seront posées pour que tu puisses évaluer ton niveau. Si tu souhaites encore t’exercer… d’autres exercices sont à ta disposition sur la plateforme Udiddit.

tes les est là pour t’aider et te donner tou N’oublie pas que ton professeur te seront utiles. consignes et tous les conseils qui r! .. les séquences vont commence Branche bien tous tes neurones.

thème 7 a

Un effort… ? D’accord !

Les contenus L’énergie

- Action d’un objet et modélisation - Interactions entre deux objets - Types d’interactions et eﬀets des forces Les hommes et l’environnement

La matière

Pas d’action sans interaction

L’air, l’eau, le sol

Les êtres vivants - Relation entre l’interaction et la locomotion des êtres vivants Histoire de la vie et des sciences - Obstacles à l’approche de l’interaction

objet – agir – interaction – force – caractéristiques d’une force – droite d’action – sens – valeur – interaction par contact – interaction à distance – eﬀets dynamiques – eﬀets statiques – masse – balance – kilogramme (kg) – poids – dynamomètre – newton (N)

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Dans ce thème, les nombreuses manipulations te permettront de t’approprier la démarche scientifique. Dès lors, tu pourras t’entraîner à : - la réalisation et l’annotation d’un schéma expérimental; - l’élaboration d’un modèle (modèle figuratif – modèle force – modèle forces réciproques); - la classification et l’identification des effets d’une force et des types d’interaction. Les notions suivantes seront abordées/ précisées : - tout corps matériel sera appelé

« objet » (vivant ou non) et pourra être représenté; - associer de nombreux verbes d’action, faisant intervenir deux objets entre eux, au verbe plus général « agir »; - passer d’une représentation ﬁgurative à la représentation vectorielle de la force (modèle force) et à la représentation de l’objet par un point; - la force est une grandeur physique; - distinguer « masse » et « poids » : grandeurs, instruments, unités; - quand la masse d’un corps reste constante, son poids peut varier suivant diﬀérents critères.

Les savoir-faire à maîtriser

b •

•

Utiliser correctement les ﬁches-outils Fiche n° 1 : Ranger, trier, classer… quelles diﬀérences ? Fiche n° 2 : Réaliser et annoter un croquis ou un schéma Fiche n° 4 : Rechercher des informations Fiche n° 8 : Unités de base du système international et appareils de mesures Respecter des consignes : légender

• • • • •

un schéma, représenter/modéliser un élément… Maîtriser l’ensemble des mots-clés Rechercher des photos/illustrations et en tirer des informations à propos des forces, des interactions… Entreprendre une démarche scientifique Effectuer des manipulations en respectant des consignes Effectuer des mesures 5

Thème

Un effort… ? D’accord ! 1 Des objets en pagaille pour provoquer des effets...

Activité

Matériel Voici une série de six objets1: – un petit moulin d’enfant, – un ballon de baudruche fixé à un statif à l’aide d’un fil, – une boule en pâte à modeler, – un skateboard, – une petite voiture, – une bille métallique et un aimant. Chaque groupe a, devant lui, un de ces objets. • Trouve des moyens d’agir (au moins deux actions) sur cet objet pour provoquer un effet : exprime chaque action à l’aide d’une phrase. • Précise ensuite le type d’effet. • Pour agir, l’utilisation d’autres éléments ou objets n’est pas interdite.

Objet du groupe :

.......................................................................................................................................................................................................................................................................

Note tes phrases : ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Une fois ta démarche terminée, échange ton objet avec celui d’un groupe voisin. Recommence la même démarche (ORA !). Objet du groupe :

............................................................................................................................................

Objet : on considère comme objet tout corps matériel, vivant ou non.

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ORA ➥ Observe avec attention. ➥ Réﬂéchis bien. ➥ Agis ensuite… et note.

7 Note tes phrases : ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Mise en commun ..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Vers la synthèse Objet(s)

Actions produites

Eﬀets produits

Remarque : il n’y a pas de diﬀérence entre l’action produite par l’Homme (sa main, son souﬄe…) et celle produite par un objet matériel (aimant, moteur, vent…).

Synthèse n° 1

Neurones+ 2 - Cahier d’activités © Éditions Van In - 2017

En sciences, qu’entend-t-on par « objet » ?

Que faut-il exercer sur un objet pour qu’il tombe, se déplace, se déforme… ?

Lorsqu’elle agit sur un objet, quels types d’eﬀets peut-elle produire ?

À toi de jouer...

1. Quel eﬀet et quelle(s) caractéristique(s) de cet eﬀet recherche-t-on… • lorsqu’Emma actionne brusquement le frein de son vélo ? ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• lorsqu’on écrase une pomme pourrie ? ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• lorsque Paul enfourche son vélo et se met à pédaler ? ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• lorsqu’une boule heurte le bord du billard ? ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2. Dans les exemples suivants, quel est l’objet qui subit l’action ? • Claire pousse la porte. .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• La vache mange l’herbe. .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• La locomotive tire les wagons. .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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• Le chien mord la balle en mousse.

2 Observer... pour découvrir l’interaction a

Activité

Dans la vie de tous les jours, nous rencontrons des situations représentées dans ton Livre-Ressources au document 2. Livre-Ressources - Document 2, p. 38

1. Exprime par une courte phrase chaque situation représentée. Dans chacune des phrases rédigées, souligne : • l’élément (objet) qui fait l’action en rouge; • l’élément (objet) qui subit l’action en vert; • l’eﬀet produit en bleu. ORA ➥ Observe avec attention. ➥ Réﬂéchis bien. ➥ Agis ensuite… et note. Exemple (facultatif) : Situation 1 – Le batteur relance la balle. À toi, pour les autres situations ! • Situation 2 .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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• Situation 3 .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Situation 4 .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Situation 5 .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Situation 6 .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

• Situation 7 9

Toutes ces actions ont été représentées par une photo. Il existe encore d’autres formes de représentations, comme la représentation ﬁgurative. 2. Illustre de manière ﬁgurative (dessin) la première situation. Le batteur relance la balle

Deux « objets » ﬁgurent sur cette représentation : •

.....................................................................

, identiﬁé(e) par la lettre A;

•

.....................................................................

, identiﬁé(e) par la lettre B.

3. L’objet A (le batteur ou la batte) agit sur l’objet B (la balle), mais il n’y a jamais d’action isolée. Il y a donc une action réciproque produite par B sur A. Exprime par une phrase cette action réciproque. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

De manière générale, on peut dire que si l’objet A agit sur l’objet B alors l’objet B agira sur l’objet A de manière opposée et simultanée. 4. Essaie de représenter les forces mises en présence dans cette première situation par un modèle. Ta proposition (réponse personnelle)

La correction (si nécessaire)

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On dira donc que les deux objets, batteur et balle sont en interaction.

3 De la représentation ﬁgurative à la représentation vectorielle (modèle force)

Les scientiﬁques ne pouvaient se contenter de ce modèle ﬁguratif sur lequel aucune valeur des forces n’apparaît. Ils ont donc choisi de modéliser les forces en présence par des vecteurs. 1. Quelles sont les trois caractéristiques d’un vecteur représentant une force ? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

2. Ils ont également adopté une série de conventions. Quelles sont ces conventions ? Par convention : ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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3. Applique ces conventions pour représenter la force exercée par l’équilibriste sur la corde.

Si l’on peut mesurer la force à l’aide d’un instrument, on connaîtra sa valeur. On choisira une échelle qui permettra de représenter la longueur du vecteur force. On pourra dire que la force est une grandeur physique parce qu’elle est mesurable.

4 Forces égales ou différentes ? Comment mesurer ?

Activité

– deux boules de pâte à modeler – de la ﬁcelle – un récipient rempli d’eau Mode opératoire Un bloc de pâte à modeler est posé sur le bureau ou placé dans l’eau d’un récipient. Consignes • Faut-il développer des forces égales ou des forces diﬀérentes (et en quoi ?) pour soulever ce même bloc dans les deux situations ? .....................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................

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Matériel

7 • Comment vériﬁer ta réponse ? Fais des suggestions. .....................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................

• Essaie de modéliser les situations. .....................................................................................................................................................................................

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b 1

Un instrument de mesure Observation Pour vériﬁer ta réponse, tu as peut-être suggéré d’utiliser un instrument pour mesurer les forces exercées. Recherche cet instrument dans le document 1 de ton Livre-Ressources. Livre-Ressources - Document 1, pp. 34-37

1. Quel est son nom ?

.....................................................................................................................................

2. Complète le texte lacunaire suivant relatif à l’instrument de mesures des forces. Le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . est l’instrument qui mesure les forces. Il est composé d’une partie ﬁxe transparente appelée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sur laquelle se trouve une . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il est maintenu dans sa partie supérieure par un . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le boîtier protège une partie mobile, constituée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...............................

ﬁxée à un . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

l’allongement est lu grâce à . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . qui se déplace le long de l’échelle graduée.

Utilisation Matériel – deux boules de pâte à modeler – de la ficelle – un récipient rempli d’eau Vérifions, par l’expérience, si les forces exercées pour déplacer le bloc de pâte à modeler dans l’air et dans l’eau sont égales ou différentes.

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Lorsqu’on attache un objet au . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . du dynamomètre,

7 1. Complète chaque croquis (représentation ﬁgurative) après manipulation.

2. Écris tes observations (n’oublie pas de mentionner tes lectures sur l’échelle graduée). ...............................................................................................................................................................................

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3. Reconnais-tu l’unité ? Si oui, quelle est-elle ? Sinon, fais une recherche. Utilise ton Livre-Ressources. ...............................................................................................................................................................................

Livre-Ressources - Document 1, pp. 34-37

Conclusion .....................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................

Applications 1. Essaie de représenter la pâte à modeler (dans l’air) suspendue au dynamomètre (voir croquis du dynamomètre complété au point B, p. 14) à l’aide du modèle « force ». N’oublie pas de choisir une échelle : plus la force est grande plus le vecteur sera grand ! Exemple : 1 cm Æ 1 N (1 cm représente 1 N)

2. Accroche ton plumier au dynamomètre, traîne-le doucement sur le bureau et lis la valeur de la force appliquée, indiquée par le dynamomètre. Attention : lis la valeur de la force lorsque ton plumier se déplace (glisse) de manière régulière sur ton bureau ! • Illustre la situation décrite de deux manières diﬀérentes en respectant les consignes. ...............................................

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a) Modèle

7 b) Modèle

...............................................

• Pour le modèle force, donne les caractéristiques de la force exercée par la main. ..........................................................................................................................................................................

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Synthèse n° 2

Encadre la bonne réponse. – Une force est une grandeur physique parce que… a) c’est de la physique. b) cette grandeur est mesurable. c) c’est un vecteur. – L’instrument permettant de mesurer une force est… a) la balance. b) le thermomètre. c) le dynamomètre. – La valeur de la force s’exprime par un nombre et son unité est… a) le newton symbolisé par N. b) le gramme symbolisé par g. c) le degré symbolisé par °.

Quelles sont les deux grandeurs proportionnelles rencontrées dans la modélisation d’une force ? Complète ce schéma. a pour caractéristiques :

Exemple : verticale, oblique

Exemple : vers la droite, le Exemple : 5 N bas ou le haut

Que représente A ? Que représente B ? Comment lis-tu la notation de cette force ? Traduis-la par une phrase.

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On modélise une force en respectant diﬀérentes consignes. À toi de les mettre en pratique pour modéliser la force exercée par la jeune ﬁlle sur la luge.

7 d

À toi de jouer...

1. Cite deux grandeurs proportionnelles rencontrées. Que signiﬁe « grandeurs proportionnelles » ?

2. Un exemple de la vie courante : plus j’achète de pommes, plus je paie. Quelles sont les deux grandeurs proportionnelles qui apparaissent dans cet exemple ?

3. Donne d’autres exemples de la vie courante reprenant des grandeurs proportionnelles.

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5 Agir seule ou par paire ? a

Situation 1

Faire rouler doucement une balle vers un mur. 1

Observation Que se passe-t-il au moment du contact ? Expliquons. • Quel est l’objet A ? • Quel est l’objet B ?

• Complète. – A agit sur B : – B agit aussi sur A : Nous sommes donc en présence de deux forces dans cet exemple.

Représentation (modèle forces réciproques) Représentons ces deux forces par un modèle forces réciproques en représentant d’abord avec une force à la fois. • A agit sur B.

• B agit sur A.

On ne peut pas se prononcer sur la valeur des deux forces. Ce dernier modèle, qui met en évidence deux forces réciproques, est la modélisation de l’interaction.

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• Ces deux forces agissant simultanément sont représentées sur un même modèle, le modèle forces réciproques.

7 b

Situation 2

L’athlète s’élance pour la course. Identiﬁe les deux objets et recherche les forces en présence.

Observations

Représentation (modèle forces réciproques)

Exprime à l’aide d’une phrase l’interaction entre l’athlète et le milieu (sol).

A: B:

On ne peut pas se prononcer sur la valeur des deux forces. Conclusion • Existe-t-il des actions isolées ?

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• Si l’objet A agit sur l’objet B, que peut-on dire de l’objet B ? • Comment s’appellent deux forces qui agissent simultanément lors d’actions ? • Que peut-on dire des objets agissant l’un sur l’autre simultanément ? • Tu viens de représenter deux forces réciproques. Compare leurs droites d’action, leurs sens et leurs valeurs.

Situation 3 : les patins à roulettes

Matériel – deux patins – deux dynamomètres Comment faire pour connaître la valeur de cette paire de forces ? Consignes Recherchons les valeurs de ces forces réciproques : • ﬁxons un dynamomètre à chaque patin; • relions les deux patins par les crochets de suspension des deux dynamomètres; • tirons sur un patin et observons ce qu’indiquent les index, une fois le mouvement bien démarré. Observations

Représentation Représentons l’interaction.

Caractéristiques de FB/A :

Conclusion Que peux-tu conclure à propos des valeurs des deux forces réciproques ?

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Caractéristiques de FA/B :

6 Deux types d’interactions Le classement suivant a été établi à partir d’exemples de la vie courante. Propose un critère qui a permis cette classiﬁcation. Pour t’aider, voici un indice : distance entre les deux objets. Classe 1

Classe 2

– On approche un aimant de la limaille de – Un cycliste, debout sur les pédales, en fer. plein eﬀort. – Les poils de mon bras se dressent près – Deux patineurs se bousculent. de l’écran de télévision allumé. – La balle de tennis frappe la raquette. – La Lune provoque les marées.

Conclusion Quels sont les deux types d’interactions possibles entre deux objets ? •

on parlera d’interaction à distance. •

: il s’agit alors d’interaction par contact.

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Synthèse n° 3

Les quatre notions abordées sont les suivantes : interaction – forces réciproques – caractéristiques des forces réciproques – types d’interactions Voici quelques phrases explicitant ces notions. 1. Si l’objet A agit sur l’objet B alors l’objet B agira sur l’objet A et on pourra dire que les deux objets sont en interaction. 2. Si deux objets sont en interaction, il y a présence de deux forces réciproques. 3. Deux forces réciproques ont la même droite d’action, des sens opposés et une même valeur. 4. Il existe deux types d’interaction entre deux objets : par contact et à distance. – Si les deux objets se touchent, il s’agit d’une interaction de « contact ». – Si les deux objets ne se touchent pas, il s’agit d’une interaction « à distance ».

Si on considère que chaque phrase de la synthèse est une réponse à une question, rédige une question pour chacune des phrases.

À toi de jouer...

1. Souviens-toi de la manipulation eﬀectuée avec le plumier.

• Modélise l’interaction.

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• Quelle est la force qui agit simultanément à la force exercée par la main ? Donne ses caractéristiques.

7 2. Classe ces exemples en prenant comme critère le type d’interaction. • Ilias écrase la pâte avec son rouleau à pâtisserie. • La pomme tombe de l’arbre. • L’aimant du concasseur attire la carcasse de la vieille voiture. • Le vent fait tourner les ailes du moulin. • Ma brosse en plastique attire mes cheveux vers le haut.

3. Des forces de natures diﬀérentes... Parcours le document 4 de ton Livre-Ressources qui porte le même titre que cet exercice. Livre-Ressources – Document 4, p. 41

Précise la nature de chaque force repérée par un numéro. (1)

(8)

(2)

(9)

(3)

(10)

(4)

(11)

(6) (7) 4. Une voiture s’écrase contre un poteau. Réalise le modèle forces réciproques de cette situation.

7 Relation entre l’interaction et la locomotion des êtres vivants

Consulte le document 3 de ton Livre-Ressources. Livre-Ressources – Document 3, pp. 39-40

Prends connaissance des différentes photos et indique pour chacune ce que sont les objets A et B.

Exprime à l’aide d’une phrase l’interaction entre ces deux objets (être vivant et milieu physique).

8 La notion d’interaction dans l’histoire Livre-Ressources – Document 1, point 2, pp. 35-36

1. En t’aidant du document 1 de ton Livre-Ressources, recherche le scientiﬁque qui a clariﬁé ce principe.

2. Quels scientiﬁques ont mis en relation l’interaction avec la locomotion des êtres vivants ?

3. Qui a découvert qu’une force pouvait arrêter un corps en mouvement ?

4. Établis une ligne du temps reprenant tous les responsables de l’évolution du concept « interaction ». Choisis une bonne échelle !

9 Deux notions à ne pas confondre : masse et poids

Activité 1

1. La pomme tombe de l’arbre. • Existe-t-il une interaction sur cette image ? Si oui laquelle et entre quels objets ?

• Voici quelques aﬃrmations. Lesquelles sont correctes ? Justiﬁe. a) La Terre agit sur la pomme. b) La pomme agit sur l’arbre. d) La pomme agit sur la Terre. c) L’arbre agit sur la pomme.

• À ton avis, de quoi dépend-elle ?

2. La force exercée par la Terre sur ces trois objets a-t-elle la même valeur ?

7 • Connais-tu le nom de cette force exercée par la Terre sur tous les objets ? 3. Comment déterminer la valeur de cette force s’appliquant aux objets ?

• Suspendons la pomme et la balle au dynamomètre. Lecture 1 : Lecture 2 : • Sachant que la force de pesanteur se note G , modélise cette force s’appliquant sur la pomme et indique ses caractéristiques.

Activité 2

1. Souviens-toi : lors du thème 3 abordant la matière, qu’as-tu modélisé par des « billes » ? Ces éléments sont-ils visibles ?

2. Voici quelques situations. • Le boucher place un morceau de viande sur le plateau de la balance. Il lit un kilogramme. Il coupe la viande en morceaux et pose ceux-ci sans en perdre sur le même plateau. La lecture est identique. • Joshua place un récipient fermé contenant de la glace sur le plateau de la balance. Il lit le résultat : 750 grammes. Après quelque temps, quand toute la glace est fondue, le résultat lu par Joshua est toujours de 750 grammes. • Luna pose son ravier de fraises et une soucoupe contenant du sucre sur le plateau de la balance. La balance indique 0,280 kilogramme. Elle remarque que l’indication ne change pas après avoir mélangé sucre et fraises tout en gardant le ravier et la soucoupe sur le plateau. 29

– Dans chacune des situations exposées, qu’indique la balance ? – De quelle grandeur le kilogramme est-il l’unité principale ? – Essaie de déﬁnir cette grandeur.

– Est-ce une grandeur physique ? Pourquoi ? – Quel instrument utilise-t-on pour mesurer cette grandeur ? – Écris quelques multiples et sous-multiples de cette unité. Compare-les à l’unité et note correctement leur symbole.

Masse et poids : variables ou non ?

Situation 1 Dorian s’est imaginé en voyage dans le système solaire. À l’aide de documents, il a pu établir son poids sur diﬀérents astres (sachant que sa masse est de 50 kg sur la Terre).

Nous te présentons des situations qui mettent en évidence des facteurs, responsables ou non, des variations de masse ou de poids.

7 Situation 2 Dorian (masse de 50 kg) a mesuré son poids à diﬀérents endroits de la surface terrestre.

Situation 3 Un tableau de valeurs Altitude (en m) Masse de Dorian (en kg) Poids terrestre de Dorian (en N)

Everest 8848 m

Botrange 694 m

Ostende 0m

486,6

490

490,83

1. Complète le tableau. • Identiﬁe le facteur pouvant intervenir dans chacune des situations reprises. • Marque une croix dans les cases qui conviennent. Facteurs

Inﬂuence la masse Oui

Non

Inﬂuence le poids Oui

Non

Situation 1 Situation 2 Situation 3 2. La masse varie-t-elle dans toutes ces situations ? Explique pourquoi.

3. Le poids varie-t-il sur Terre ? Explique pourquoi.

Synthèse n° 4

La masse et le poids sont deux notions qui sont souvent confondues dans la vie courante. Pourtant, elles sont bien diﬀérentes. Souviens-toi et compare-les. Masse

Poids

Déﬁnition

Variabilité

Unités et symboles

La force d’attraction, aussi appelée force de pesanteur, se note

À noter…

Instruments de mesure

7 e

À toi de jouer...

1. Marc possède un sac de plumes, il les tasse. Qu’est-ce qui a changé ? Qu’est-ce qui n’a pas changé ?

2. Quelle unité vas-tu utiliser pour déterminer la masse… • d’une voiture ? • d’une bille ? • d’un camion semi-remorque ? • d’un cartable ? • d’un timbre-poste ? • de ton copain ? • du beurre à utiliser dans la confection d’un gâteau ? • du lait à utiliser dans la fabrication de crêpes ? 3. Dans un journal de l’école, on a pu lire : « Pour un corps, masse ou poids, c’est la même chose. » Es-tu d’accord avec cela ? Justiﬁe.

4. Examine ce morceau d’emballage. Cherche une erreur sur cette étiquette et corrige (on suppose que la recette est correcte).

5. Un astronaute a une masse corporelle de 75 kg et celle de son équipement est de 25 kg. Il s’embarque pour un voyage sur la Lune. Quelles sont les valeurs de sa masse et de son poids (astronaute équipé)… • sur Terre ? • dans l’espace (l’éloignement de la Terre est tel que l’attraction terrestre est nulle) ? • sur la Lune (elle attire les objets avec une force six fois moindre que la force terrestre) ? Masse astronaute équipé

Poids astronaute équipé

Sur la Terre Dans l’espace Sur la Lune

10 Auto-évaluation Fais le point sur tes connaissances Réponds objectivement aux questions suivantes (tu peux cocher la case de gauche) : Masse et poids sont deux grandeurs diﬀérentes. Pourquoi ? Varient-elles ? Si oui, selon quel(s) critère(s) ? Tu peux répondre sous forme d’un tableau. Tu dois connaître deux types d’eﬀets provoqués par des forces sur un objet, deux types d’interaction. Cite-les et donne un exemple pour chacun. Précise les instruments de mesure ainsi que les unités utilisés pour les grandeurs « masse » et « poids ». Connais-tu les caractéristiques d’une force et sa représentation mathématique ? Établis la liste des symboles et notations rencontrés dans ce thème (grandeurs, unités…). ➟

Si tu es capable de répondre correctement à ces diﬀérentes questions, bravo !

Table des matières Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Thème 7 : Un effort… ? D’accord ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Des objets en pagaille pour provoquer des effets... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Observer... pour découvrir l’interaction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 De la représentation figurative à la représentation vectorielle (modèle force) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4 Forces égales ou différentes ? Comment mesurer ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5 Agir seule ou par paire ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 6 Deux types d’interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 7 Relation entre l’interaction et la locomotion des êtres vivants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 8 La notion d’interaction dans l’histoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 9 Deux notions à ne pas confondre : masse et poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 10 Auto-évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1 2 3

Thème 8 : Atmosphère, atmosphère... 1 2 3

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Résolution d’une énigme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 De la force pressante à la notion de pression... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Auto-évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Thème 9 : Manger mais surtout respirer... pour vivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 1 2 3 4 5 6 7 8

Résolution d’une énigme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Le corps : un tout face à l’eﬀort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Boire et manger : à l’assaut du document 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Respirer de plus en plus vite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Pourquoi des nutriments et de l’oxygène dans le sang ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Un peu de tout... pour fonctionner ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Le concept de la respiration à travers les âges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Auto-évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

183

Thème 10 : Comment ça marche ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 1 2 3 4 5 6 7 8

Résolution d’une énigme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 L’énergie : un concept qui évolue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Apprendre à modéliser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 L’énergie : ses formes, ses sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 L’énergie la plus utilisée : l’électricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 L’énergie chez les vivants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Chaîne énergétique et environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Auto-évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

Thème 11 : À deux pour au moins un troisième . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 1 2 3 4 5 6

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Résolution d’une énigme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 À propos de la reproduction humaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 La reproduction chez d’autres vivants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 La classiﬁcation phylogénétique des vertébrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 L’Homme, un facteur agissant sur les vivants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Auto-évaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182