Comment une brouette peut-elle aider à transporter des charges lourdes?
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Dans cette activité pratique, construisez une brouette à partir de matériaux simples pour explorer à quel point les machines simples peuvent être utiles!
Vous Avez Besoin
- Petite boîte en carton (par exemple, boîte de mouchoirs ou de chaussures) — 1
- Pailles — 10
- Rouleaux en carton provenant d’essuie-tout – 4
- Monnaie, rondelles en métal ou autres petits objets
- Bobines de fil vides (ou couvercles de boîtes de pellicule photo avec un trou au milieu) — 2
- Ruban à masquer adhésif (masking tape)
- Ciseaux
Mesures à prendre
- Placez les 10 pailles l’une à côté de l’autre sur une table. Elles serviront de rouleaux.
- Placez la boîte sur les pailles et poussez-la. A-t-il été facile de déplacer la boîte?
- Maintenant, répétez les étapes 1 et 2 en utilisant les rouleaux en carton à la place des pailles. Est-il plus facile ou plus difficile de déplacer la boîte en utilisant de plus gros rouleaux?
- Remplissez la boîte avec une cargaison de monnaie ou de rondelles en métal. Essayez de soulever la boîte en utilisant juste quatre doigts. Quelle quantité de cargaison pouvez-vous soulever?
- Videz la boîte.
- Faites des trous près du fond des extrémités de la boîte pour ajouter un essieu. Avec des ciseaux, faites des trous assez larges pour qu’une paille puisse traverser la boîte. (Voir l’image « construction d’une brouette », ci-dessous.)
- Glissez la paille par les trous afin que les deux bouts de la paille sortent des deux côtés de la boîte.
- Attachez une bobine de fil (ou un couvercle de boîte de pellicule photo) à chaque bout de l’essieu (la paille). Servez-vous du ruban adhésif au besoin.
- Pour ajouter des manches à la brouette, attachez des rouleaux en carton à l’autre extrémité de la boîte.
- Remettez la cargaison dans la boîte et essayez de la déplacer à l’aide de la brouette. Est-il maintenant plus facile de déplacer la boîte? Quel est le rôle joué par les manches?
Découverte
Depuis des milliers d’années, les humains ont utilisé des rouleaux pour déplacer des objets lourds sans devoir les lever. Cependant, en se servant de rouleaux étalés sur une surface dure, il est difficile de changer de direction et la distance sur laquelle on peut déplacer des objets est limitée par la longueur de la rangée de rouleaux. Ce sont des problèmes qui ont été résolus avec l’invention de l’essieu qui a permis de construire des machines plus mobiles. L’essieu a aussi permis aux gens de déplacer des charges plus lourdes sur de plus longues distances en utilisant des roues de différentes tailles. Déplacer une charge à l’aide d’une grande roue ou d’un grand rouleau demande moins d’effort que déplacer une charge à l’aide d’une petite roue ou de petits rouleaux.
En ajoutant des manches, on allonge la brouette. Elle peut alors mieux fonctionner comme un levier. Un levier est une barre qui pivote autour d’un point fixe appelé le pivot ou le point d’appui. Dans le cas de votre brouette, l’essieu, soulevé par des roues, joue le rôle de pivot. Il devrait être plus facile de soulever la charge avec un essieu qui sert de pivot et des manches qui servent de levier.
Les rouleaux, les roues et les essieux sont des exemples de machines simples. Ces machines nous aident à faire un travail, mais elles ne fournissent pas l’énergie pour l’effectuer. Une brouette est un exemple de machine complexe. Ce type de machine est constitué de deux ou plusieurs machines simples qui travaillent ensemble. Les machines complexes peuvent aussi avoir une source d’énergie. Une brouette comprend des roues, un essieu, une face inclinée et un levier (les manches), mais pas de source d’énergie.
Historiquement, des machines simples ont aidé les humains à accomplir des tâches impressionnantes, telles que la construction des pyramides en Égypte. De nos jours, elles demeurent des aides indispensables dans notre vie quotidienne. Essayez d’imaginer une journée sans aucune machine!
- Est-ce que le système de levier que représente la brouette est plus efficace quand la charge est plus près des roues ou quand elle est plus près des manches?
- Comment amélioriez-vous votre brouette pour qu’il devienne plus facile de lever et déplacer la charge?
- Quels autres systèmes de roues et de levier pouvez-vous trouver à la maison?
Pour plus d’informations sur ce sujet, consultez ces ressources de Parlons sciences :
- Machines simples – Les leviers (Documents d’information) - Avez-vous utilisé un levier aujourd’hui? Dans ce document d’information, renseignez-vous sur les différentes classes de leviers et sur la façon dont ils offrent un avantage mécanique.
- Machines simples : Leviers (Images) - Voici six images d’objets qui utilisent le principe du levier pour créer du mouvement pour accomplir des actions spécifiques.
Qu’est-ce qui se passe?
Depuis des milliers d’années, les humains ont utilisé des rouleaux pour déplacer des objets lourds sans devoir les lever. Cependant, en se servant de rouleaux étalés sur une surface dure, il est difficile de changer de direction et la distance sur laquelle on peut déplacer des objets est limitée par la longueur de la rangée de rouleaux. Ce sont des problèmes qui ont été résolus avec l’invention de l’essieu qui a permis de construire des machines plus mobiles. L’essieu a aussi permis aux gens de déplacer des charges plus lourdes sur de plus longues distances en utilisant des roues de différentes tailles. Déplacer une charge à l’aide d’une grande roue ou d’un grand rouleau demande moins d’effort que déplacer une charge à l’aide d’une petite roue ou de petits rouleaux.
En ajoutant des manches, on allonge la brouette. Elle peut alors mieux fonctionner comme un levier. Un levier est une barre qui pivote autour d’un point fixe appelé le pivot ou le point d’appui. Dans le cas de votre brouette, l’essieu, soulevé par des roues, joue le rôle de pivot. Il devrait être plus facile de soulever la charge avec un essieu qui sert de pivot et des manches qui servent de levier.
Pourquoi est-ce important?
Les rouleaux, les roues et les essieux sont des exemples de machines simples. Ces machines nous aident à faire un travail, mais elles ne fournissent pas l’énergie pour l’effectuer. Une brouette est un exemple de machine complexe. Ce type de machine est constitué de deux ou plusieurs machines simples qui travaillent ensemble. Les machines complexes peuvent aussi avoir une source d’énergie. Une brouette comprend des roues, un essieu, une face inclinée et un levier (les manches), mais pas de source d’énergie.
Historiquement, des machines simples ont aidé les humains à accomplir des tâches impressionnantes, telles que la construction des pyramides en Égypte. De nos jours, elles demeurent des aides indispensables dans notre vie quotidienne. Essayez d’imaginer une journée sans aucune machine!
Aller plus loin
- Est-ce que le système de levier que représente la brouette est plus efficace quand la charge est plus près des roues ou quand elle est plus près des manches?
- Comment amélioriez-vous votre brouette pour qu’il devienne plus facile de lever et déplacer la charge?
- Quels autres systèmes de roues et de levier pouvez-vous trouver à la maison?
Pour plus d’informations sur ce sujet, consultez ces ressources de Parlons sciences :
- Machines simples – Les leviers (Documents d’information) - Avez-vous utilisé un levier aujourd’hui? Dans ce document d’information, renseignez-vous sur les différentes classes de leviers et sur la façon dont ils offrent un avantage mécanique.
- Machines simples : Leviers (Images) - Voici six images d’objets qui utilisent le principe du levier pour créer du mouvement pour accomplir des actions spécifiques.