Notions et connaissances travaillées :
- Chaque matériau possède sa propre masse volumique (rapport de la masse au volume).
- Un objet qui peut tourner autour d’un axe fixe peut rester en équilibre s’il est soumis à des forces dont les effets se compensent.
- Pour faire tourner l’objet, une grande force a plus d’effet qu’une petite force appliquée à la même distance de l’axe et une même force a davantage d’effet si elle est appliquée à une plus grande distance de l’axe.
Références au programme :
Cycle 3 : « Le monde construit par l’homme : leviers et balances, réalisation de l’équilibre ».
Collège : « Mesurer des masses, mesurer des volumes ».
Résumé : Comment distinguer l’or d’un métal jaune identique ? Cette question fut soulevée dès le IIIème siècle avant J.-C. à Syracuse. En fait, il est possible de différencier deux matériaux présentant le même aspect en comparant leur « masse volumique », c’est-à-dire leur masse pour un volume donné. La balance à cinq plateaux, dite « balance de la sagesse », créée au XIème siècle par le savant persan al-Isfizârî, est un appareil de mesure d’une très grande ingéniosité qui permet, par comparaison de masses volumiques, de déterminer la nature du matériau constituant la plupart des objets. Si son mode d’utilisation apparaît relativement simple (l’animation présentée sur le site du projet en donne une illustration très complète), l’explication scientifique de son fonctionnement demeure complexe. Malgré tout, les notions physiques mises en jeu (poids apparent, masse, volume) se retrouvent autour du principe d’équilibre, principe qu’il est possible d’aborder dès l’école primaire. A travers cette séquence d'activités, l'objectif est de faire construire aux élèves la grandeur « masse volumique » en leur faisant parcourir les étapes historiques ayant conduit à l’élaboration de la « balance de la sagesse ».
Activités de cette ressource :
- Construire la grandeur « masse volumique » : Mesurer des masses / Mesurer des volumes / À la recherche d’un invariant : la masse volumique / la notion de « poids apparent »
- Découvrir la balance d’Archimède
- Sur les pas d’al-Khâzinî
Cette ressource est issue du guide pédagogique Les découvertes en pays d'Islam
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