Comment est-ce que l’incroyable aigle équilibriste réussit à tenir sur son bec ?
Le secret tient dans un principe simple de science : le centre de gravité (ou de masse).
Toute personne ou chose possède un centre de gravité. Ceci est un point situé au centre, mais pas le centre de ce que nous pouvons voir (le volume), mais plutôt, le centre du poids, un point ou tout autour le poids est égal, où la gravité agit de manière égale.
Donc, si on regarde l’aigle, on pourrait penser que le centre du poids serait dans son corps. En réalité, l’objet est conçu pour que ses ailes répartissent le poids plus vers l’avant, ce qui fait que le centre de gravité se trouve sous le bec de l’oiseau.
Comment trouver le centre de gravité
Pour mieux comprendre comment trouver le centre de gravité d’un objet, nous allons faire une expérience simple…
Matériel requis
- L’aide d’un(e) adulte !
- Ficelle
- Objet pouvant être attaché au bout de la ficelle (pas trop léger) afin de servir de contrepoids et garder la ficelle droite
nb. si disponible, une corde à craie de construction peut remplacer les deux derniers items. - Clou et vieux morceau de bois.
- Morceau de carton ondulé (idéalement du bac de recyclage !)
- Tableau en liège ou grand morceau de carton
Étapes
Pour l’adulte: Le clou doit être planté dans le morceau de bois (si on veut que l’enfant fasse ses expériences de façon autonome, le morceau de bois doit être stable).
- Découpe une forme abstraite (n’importe quoi !) dans le carton.
- Découpe un bout de ficelle (au moins plus longue que le plus grand côté de ton morceau de carton découpé).
- Attache l’objet-contrepoids à un bout de la ficelle.
- Fais une boucle à l’autre bout de la ficelle.
- Près de la bordure, fais un trou dans ton carton, puis insère la forme sur le clou. Ta forme devrait pouvoir tourner facilement sur le clou. Si elle tourne difficilement, agrndit un peu ton trou, ceci permet de s’assurer que seule la gravité agit sur ta forme.
- Insère ensuite ta ficelle sur le clou en laissant le poids pendre vers le bas.
- Indique avec un crayon où la ficelle touche l’autre extrémité de ton morceau de carton.
- Redépose ta forme sur la table, puis trace une ligne entre le point que tu as marqué et le point où la forme était attachée.
- Répète les étapes 5 à 8 quelques fois.
- Tes lignes devraient maintenant toutes se rejoindre à un endroit : voilà tu as trouvé le centre de gravité de ton carton.
- Teste ceci en tentant de tenir ton morceau de carton en équilibre sur un crayon !
Tu ne crois pas qu’il est possible de trouver le centre de gravité de tout objet ?
Regarde cette vidéo du maître de l’équilibre !
À ne pas essayer à la maison…
Maintenant, on s’amuse un peu… sauras-tu comment maintenir en équilibre…
- Une règle sur le bout de ton doigt
- Qu’arrive-t-il si tu ajoutes un sou sur un bout de la règle ? Fais ta prédiction, puis observe où s’est déplacé le centre de gravité.
- Une canette de jus ou boisson gazeuse (indice : tu devras en boire !)
- Expérimente ! En théorie, tout objet devrait pouvoir se mettre en équilibre, mais ce n’est pas facile pour la majorité !
Défi de pensée – équilibre des objets
- Essaie de prédire ce qui arrivera dans cette situation. Si tu veux valider ta prédiction, tu peux tenter de reproduire l’expérience à la maison !
- Imagine avoir deux verres (en plastique) identiques.
- Dans l’un des deux verres, on colle une balle de tennis de table au fond.
- Puis on verse la même quantité d’eau dans chacun des verres.
- Si on soulève la table sur laquelle sont ces verres, lequel des verres tombera en premier ? (la solution est au bas de la page).
Et toi, comment réussis-tu à garder l’équilibre ?
Ton oreille dissimule un système de positionnement en 3D, regarde la vidéo pour plus de détails, c’est fascinant !
Et notre corps, il a un centre de gravité ?
Bien sûr ! Et il peut nous jouer des tours, comme des millions de personnes ont pu constater avec plusieurs défis sur les réseaux sociaux. Si tu ne les as pas déjà essayer, les voici !
La science qui explique les résultats de ces défis d’équilibre comparant hommes et femmes
Tous ces défis n’ont rien à voir avec la force. Comme tu peux le voir ci-dessous, la différence entre hommes et femmes est la position de leur centre de gravité. Le centre de gravité des femmes est plus près des hanches et ceci est pratique pour mieux soutenir une grossesse !
Le savais-tu ?
Les funambules sont les vedettes de l’équilibre et du contrôle de leur centre de gravité ! Tu as possiblement déjà vu que certains funambules utilisent une longue perche ? Celle-ci s’appelle un balancier et elle peut mesurer jusqu’à sept mètres de long et peser jusqu’à 25 kilos (plus de 50 livres) ! La science derrière le funambulisme implique plusieurs aspects, dont plusieurs en lien avec le centre de gravité. Tout d’abord, si on utilise un balancier flexible, le centre de gravité sera abaissé grâce au poids au bout de la perche. Ensuite, la technique de marche consiste à abaisser le centre de gravité en pliant légèrement les genoux et en le tenant stable d’avant en arrière en gardant le regard au loin.
La solution…
(au problème de pensée)
Explication : en ajoutant une balle de pingpong, on fait monter l’eau (force d’Archimède) dans le verre. Puisque l’air dans la balle pèse peu, ceci signifie qu’on monte aussi le centre de gravité parce qu’il y a plus d’eau en haut et donc, le verre avec la balle tombe en premier. Tu peux le voir dans la vidéo ci-dessous.
