Dès la naissance, les humains font l'expérience du mouvement et du mouvement. Mouvements volontaires tels que remuer les doigts ou ouvrir et fermer la mâchoire pour pleurer, parler ou manger; mouvements involontaires tels que la respiration et la fonction cardiaque; et les forces naturelles telles que la gravité, le vent, les orbites planétaires et les marées sont si courantes qu'elles sont considérées comme allant de soi. La plupart des jeunes enfants n'ont jamais pensé à la physique qui permet le mouvement ni à ce que serait la vie sans mouvement. Les plans de cours de première année sur la force et le mouvement devraient introduire des démonstrations simples des lois scientifiques qui régissent le mouvement et rendent possibles les activités quotidiennes.
Pousser et tirer
Une définition simple de la force consiste à pousser ou à tirer sur un objet afin de produire un mouvement. Demandez aux enfants de réfléchir à des exemples de choses de tous les jours qui sont déplacées en poussant ou en tirant, comme une pédale de bicyclette, une bascule ou une porte qui s'ouvre et se ferme. Montrez des images d'objets en mouvement comme une fusée qui explose, une ouverture de parachute, une balle de baseball quittant la main d'un lanceur ou entrant en contact avec une batte, une brouette ou un chariot pour enfant. Demandez-leur d'identifier les forces à l'œuvre pour que l'objet démarre ou arrête de bouger ou change de direction ou de vitesse: pousser, tirer ou les deux ?
Gravité et force normale
La gravité tire les gens et les objets vers le bas vers la Terre. Mais les personnes, les voitures et les bâtiments ne sont pas enfoncés dans le sol et un objet posé sur une table ne montre aucun signe de mouvement. Par conséquent, il doit y avoir une force ascendante qui maintient les choses à la surface et au repos lorsqu'elles ne sont pas perturbées par des forces extérieures. Cette force opposée est appelée « force normale ». Posez une mesure à travers l'espace entre deux chaises ou bureaux. Équilibrez un livre lourd au centre et observez comment le bois se plie. Laissez les élèves essayer d'appuyer sur le livre pour sentir la résistance de la force normale qui essaie de redresser la mesure. Donnez aux enfants une seule feuille de papier et demandez-leur de construire un pont de papier entre deux livres épais qui contiendront une charge de quelques centimes. Laissez-les plier, tordre, déchirer et plier le papier pour trouver le motif qui équilibre le mieux la force normale avec la gravité pour contenir le plus grand nombre de sous.
Forces de résistance
Sans forces de résistance, il n'y aurait rien pour arrêter un objet en mouvement. Demandez aux enfants de réfléchir aux problèmes que cela pourrait causer, comme l'impossibilité d'arrêter une voiture ou de ralentir votre corps pour s'asseoir ou dormir. Les marées cesseraient et déborderaient peut-être la terre alors que l'eau continuait à se déplacer dans une direction sans rien pour la détourner ou l'arrêter. Heureusement, la friction et la pression de l'air exercent des forces qui permettent aux objets de ralentir, de s'arrêter ou de changer de direction. Faites rouler une bille sur une pente sur différentes surfaces telles que la moquette, le linoléum ou les sols carrelés. Essayez du papier de verre, une surface mouillée, sablonneuse ou rocheuse. Mesurez jusqu'où la bille roule sur les différentes surfaces et comparez comment la friction ou son absence affecte le mouvement de la bille.
Inertie
La loi de l'inertie vous dit qu'une fois que vous avez mis un objet en mouvement, il aura tendance à continuer à bouger en même temps. vitesse et direction jusqu'à ce qu'une autre force agisse sur lui pour l'accélérer, le ralentir, l'arrêter ou changer son direction. De même, un objet qui ne bouge pas a tendance à le rester jusqu'à ce qu'une autre force le mette en mouvement. Par exemple, une pile de nickels sur une table restera là où vous la posez tant qu'elle n'est pas dérangée. Cependant, si vous visez soigneusement et tirez un autre nickel sur la pièce du bas, la force de la pièce en mouvement mettra le pièce qu'il frappe en mouvement, le faisant jaillir du bas de la pile tandis que les couches supérieures tombent simplement paisible. Un pendule est également une bonne démonstration de l'inertie qui maintient quelque chose en mouvement indéfiniment jusqu'à ce que la gravité et la friction le fassent ralentir.