Exercices: Les forces comme agents de changement

Marc voit un ballon immobile dans la cour et lui donne un coup de pied : le ballon se met à rouler, comme le montre la figure.

Qu'est-ce qui a changé pour le ballon grâce à la force du coup de pied : sa forme ou son état de mouvement ? L'expliquer avec vos propres mots.

Léa serre une boule d'argile fraîche entre ses mains et l'aplatit. Quel effet produit la force exercée avec les mains ? La vitesse de l'argile a-t-elle changé, ou sa forme ?

Lors d'un match de tennis, la balle arrive vers Lucie et elle la renvoie avec sa raquette vers le camp adverse, comme le montre la figure.

Quels deux effets la force de la raquette produit-elle sur la balle ? Observer sa vitesse et sa direction.

Dans quelle unité mesure-t-on la force dans le Système international ? À quel célèbre scientifique cette unité doit-elle son nom ?

Paul pousse la porte de la salle de classe avec la main pour la fermer. Paul a-t-il besoin de toucher la porte pour la pousser ? Comment appelle-t-on les forces qui, comme celle-ci, nécessitent un contact entre les corps ?

Votre gomme tombe et arrive au sol sans que personne ne la pousse vers le bas. Quelle force l'amène jusqu'au sol ? Cette force agit-elle en touchant la gomme ou sans la toucher ?

Compléter la phrase avec les mots manquants : « Les forces peuvent modifier la $\dots$ d'un corps (le déformer) ou modifier son $\dots$ : le mettre en mouvement, l'accélérer, le freiner ou le dévier ».

Hugo tient la ficelle de son cerf-volant un jour de vent pour qu'il ne s'envole pas, comme le montre la figure.

Nommer une force qui agit sur le cerf-volant, dire qui ou quoi l'exerce et quel effet elle produit sur le cerf-volant.

Classer ces forces en forces de contact ou forces à distance, et justifier brièvement chaque réponse :

1. a) Le vent pousse la voile d'un bateau.
2. b) Un aimant attire un trombone.
3. c) La pesanteur nous maintient collés au sol.
4. d) Vous poussez le chariot du supermarché.

Daniela étire l'élastique d'un lance-pierre et, en le lâchant, la pierre est projetée.

1. a) Quel effet la force de Daniela produit-elle sur l'élastique en l'étirant ?
2. b) Quel effet l'élastique produit-il sur la pierre quand on le lâche ?

Une cuisinière pétrit une boule de pâte à pain en la pressant encore et encore avec les mains.

1. a) Quel effet la force produit-elle sur la pâte ?
2. b) Pourquoi dit-on que c'est une force de contact ?

Un voilier traverse un lac, comme le montre la figure. Trois actions s'exercent sur lui : le vent, qui pousse la voile ; l'eau, qui freine la coque ; et la pesanteur, qui attire le bateau vers le bas.

Indiquer pour chacune des trois forces si c'est une force de contact ou à distance et quel effet elle produit sur le bateau.

Hugo roule à vélo et actionne le frein : les patins serrent la jante et le vélo finit par s'arrêter.

1. a) Quelle force freine la roue ?
2. b) Quel effet cette force produit-elle sur la vitesse du vélo ?

Camille pousse de toutes ses forces un réfrigérateur pour le changer de place et n'arrive pas à le déplacer d'un centimètre, comme le montre la figure.

1. a) Camille exerce-t-elle une force sur le réfrigérateur ?
2. b) S'il ne bouge pas, quelle autre force agit entre le réfrigérateur et le sol ? L'expliquer.

Chloé lâche un ballon gonflé non noué et il s'envole dans la pièce, poussé par l'air qui s'échappe.

1. a) Quel objet pousse le ballon ?
2. b) Est-ce une force de contact ou à distance ?
3. c) Quel effet produit-elle sur le ballon ?

Indiquer quel est l'effet principal de la force dans chaque cas : déformer le corps, modifier sa vitesse ou modifier sa direction.

1. a) Vous serrez une pince à linge et elle s'ouvre.
2. b) Une rafale de vent dévie une feuille qui tombait.
3. c) Un coureur sprinte sur les derniers mètres et va de plus en plus vite.

Une gymnaste retombe sur un trampoline : à l'atterrissage elle l'enfonce et, un instant plus tard, elle est projetée vers le haut.

1. a) Quel effet la gymnaste produit-elle sur le trampoline ?
2. b) Quels effets le trampoline produit-il ensuite sur la gymnaste ?
3. c) Sont-ce des forces de contact ou à distance ? Justifier.

Léo frappe avec la même force une balle de ping-pong et un ballon de football, tous deux immobiles sur le sol.

1. a) Lequel des deux partira le plus vite ?
2. b) Quelle propriété des objets explique la différence ?
3. c) Que faudrait-il faire pour que le ballon parte aussi vite que la balle de ping-pong ?

Vous poussez un traîneau avec la même force d'abord sur la glace puis sur de l'herbe, comme le montre la figure.

1. a) Sur quelle surface le traîneau gagne-t-il le plus de vitesse ?
2. b) Quelle force s'oppose au mouvement dans chaque cas ?
3. c) Expliquer pourquoi l'effet de la même poussée est si différent sur les deux surfaces.

La pesanteur ne se voit pas, mais nous savons tous qu'elle existe. Expliquer comment il est possible de détecter une force que l'on ne voit pas en observant ses effets, et donner deux exemples du quotidien où l'on « découvre » une force par ce qu'elle fait.

Lors d'un match de volley-ball, Véra saute et frappe le ballon, qui monte, décrit une courbe et retombe dans le camp adverse, comme le montre la figure.

1. a) Quelles forces s'exercent sur le ballon pendant que Véga le touche ?
2. b) Et pendant qu'il vole dans les airs, sans que personne ne le touche ?
3. c) Classer toutes ces forces en forces de contact ou forces à distance.

On appuie avec la même force sur un ressort et sur une boule de pâte à modeler, puis on arrête d'appuyer.

1. a) Que se passe-t-il pour chacun après avoir arrêté d'appuyer ?
2. b) Quelle différence y a-t-il entre les deux déformations ?
3. c) Lequel des deux matériaux est élastique ?

Un camarade affirme : « Si un corps ne change ni de forme ni de mouvement, c'est qu'aucune force ne s'exerce sur lui ». Penser à un tableau accroché au mur, qui est immobile.

1. a) Votre camarade a-t-il raison ?
2. b) Indiquer les forces qui s'exercent sur le tableau.
3. c) Écrire la phrase corrigée.

L'air ne se voit pas, mais il pousse. Concevoir une expérience simple avec des objets de la maison (par exemple, un ballon de baudruche ou un sac en plastique) pour montrer à votre petit frère que l'air peut exercer une force. Expliquer ce que vous mettriez en place, quel effet on observerait et quelle force le produit.