Les aimants Objectifs : - Découvrir les propriétés d attraction des aimants - Etre capable de classer des matériaux selon leur capacité à être attirés - Découvrir les propriétés d attraction / répulsion des aimants à distance et appréhender la notion de pôles - Réinvestir les propriétés des aimants pour déplacer des objets en fer Les séances suivantes ont été menées avec les enfants des 2 classes de grande section en décloisonnement. Le compte rendu ci-dessous est le résumé qui a été consigné dans le cahier d expériences des enfants, il sera complété par de petites vidéos sur le blog de la classe de M. Marec. En préambule, le maître nous a lancé un défi. Un trombone était posé par terre au centre d une feuille blanche. Il fallait le faire sortir sans toucher ni la feuille, ni le trombone. Samuel a eu l idée de souffler fort sur le trombone et a réussi, le maître a alors remplacé le trombone par un taille-crayons et là impossible d y parvenir, car «c était trop lourd». Le maître a alors placé sa main sous la feuille et le taille-crayons s est déplacé tout seul comme par magie! Puis il a fait la même chose avec le trombone posé sur la feuille. Thomas a dit : «Il a un aimant, c est pas de la magie!» Séance n 1 : Comment fonctionnent les aimants? Nos hypothèses : Ça ««colle» sur le tableau et sur les feuilles, mais il n y a pas de colle dessus. (Manel) Sur les doigts, ça ne peut pas coller. (Noé) Ça ne colle pas, ça s attache ensemble, on sent que ça s accroche. (Alexis) Ça ne tient pas partout, ça colle que sur le métal. (Martin)
Première expérience : Le maître a posé plein d objets différents sur la table, puis nous a prêté des aimants. Nous les avons testés sur chaque objet. Ensuite, nous avons trié dans une boîte tous les objets qui s accrochaient à l aimant et dans une autre tous ceux qui ne s accrochaient pas. Nous avons comparé les boîtes. Voici les objets de la première : pinceau / pince à linge / ciseau / trombone / attache parisienne / petite cuillère / couvercle de petit pot de bébé. Voici les objets de la seconde : carton / papier / formes / jetons en plastique / pot en verre / élastique / gomme / pâte à modeler/ feutre / perle / crayon à papier / laine / tissu / graines Conclusion : Nous avons remarqué que seuls les objets avec du métal s accrochaient avec l aimant. Sur certains objets, contenant à la fois du métal et du plastique ou du bois, nous avons remarqué que l aimant ne s accrochait que sur les parties en métal. Le maître nous a précisé que l aimant attirait le fer mais que ça ne «collait» pas. Deuxième expérience : Le maître nous a alors demandé de parcourir la classe à la recherche d objets ou d endroits où notre aimant pourrait tenir «accroché». On en a trouvé beaucoup.
En revanche, nous avons été surpris car l aimant ne tenait pas sur des objets qui étaient pourtant en métal : le porte-craies du tableau, la poignée de porte (l aimant ne tenait que sur la vis), ou encore le robinet! Le maître nous a alors appris que ça ne fonctionnait pas avec tous les métaux, mais principalement avec ceux qui contiennent du fer. Il existe en effet de très nombreux autres métaux sur lesquels l aimant ne tient pas accroché : le cuivre, l aluminium, le zinc, l argent, l or, le plomb, etc. En effet, l aimant est tombé quand le maître a touché son alliance puis sa chaîne en or ou encore les lunettes de Maël. (Seuls le fer, le cobalt et le nickel peuvent attirer l aimant.) Séance n 2 : Pourquoi les aimants s attirent-ils ou se repoussent-ils? Première expérience : Le maître nous a donné plusieurs aimants différents. Nous devions essayer de les rapprocher le plus possible l un de l autre. Un autre groupe avait plusieurs aimants de 3 tailles différentes. Nous devions les poser sur le tableau blanc magnétique puis «ressentir» la force nécessaire pour les retirer. Ensuite nous avons glissé sous chacun d eux des feuilles de papier une par une pendant qu un copain comptait le nombre de feuilles fixées, jusqu à ce que l aimant ne puisse plus tenir sur le tableau et que tout le paquet tombe.
Le petit aimant vert est tombé au bout de 8 feuilles, le deuxième au bout de 18 feuilles et le gros aimant blanc à crochet (celui qui était plus difficile à détacher du tableau) n est tombé qu après la 22 ème feuille! On a même essayé de glisser un livre de bibliothèque assez épais et il a tenu! Ainsi, on a compris que tous les aimants n étaient pas aussi puissants les uns que les autres. Le maître nous a dit qu il existait même des aimants géants si puissants qu ils pouvaient retenir des camions ou des bateaux! Dans l autre groupe, on a remarqué que certains aimants se collaient tout de suite et d autres pas, «on sent de l air qui force entre eux quand on les rapproche». (Lucas) On dit qu ils se repoussent. «Quand on lâche l aimant près de l autre quand ils se repoussent, il se retourne pour se coller de l autre côté.» (Lina) Le maître nous a alors expliqué pourquoi : en fait, chaque aimant a toujours 2 pôles, un pôle + et un pôle, les pôles différents (+ / -) s attirent alors que les pôles identiques (+ / +) ou (- / -) se repoussent. Deuxième partie : Le maître nous a donné à chacun une petite évaluation de la première séance avec différentes photos d objets à trier et à coller en fonction du caractère «attire / n attire pas» l aimant : une petite cuillère en fer, une pièce de Lego, une perforatrice, un gros feutre, une pince à spaghetti en fer, un trombone, un jeton en plastique, un feutre fin. Séance n 3 : Comment déplacer des objets en fer à distance? Première expérience : Le maître nous a lancé un nouveau défi. Il a posé une petite cuillère et un trombone tous deux en fer sur le sol puis nous a demandé si nous pouvions soulever le trombone avec la cuillère sans le mettre dedans bien sûr. Plusieurs d entre nous ont essayé mais sans réussir, le trombone restait par terre.
Le maître a alors dit qu il allait nous montrer un tour de magie, il a attrapé la cuillère dans sa main et en s approchant doucement du trombone, celui-ci s est soulevé et s est accroché sous la cuillère! Puis le maître a ouvert sa main et nous avons vu qu il avait caché un aimant posé sur le manche de la cuillère. Dès qu il a retiré l aimant, le trombone est tombé par terre. Par contre, il a recommencé l expérience en gardant l aimant cette fois-ci plusieurs minutes posé sur la cuillère, et quand il l a retiré très doucement, le trombone est resté accroché presque une minute sous le dos de la cuillère avant de tomber! Le maître nous a dit que c était un peu difficile à comprendre à notre âge, mais qu en fait ce n était pas de la magie mais de la physique : au contact du fer de la cuillère, l aimant permanent «transforme» celle-ci en «aimant temporaire», et c est pour cela que le trombone reste accroché quelques secondes. Dans la cuillère, comme dans tout autre objet en fer, les molécules sont désordonnées, et chacune d elles attire les autres un peu n importe comment, alors que les molécules de l aimant permanent sont rangées dans un certain ordre et s attirent sans gaspiller leur force. Et leur attraction est si forte qu elle peut se porter sur d autres objets de fer. Deuxième partie : Le mâitre nous a donné un aimant et un grand carton sur lequel était dessiné un labyrinthe, le jeu consistait à faire traverser un trombone en suivant le chemin sans toucher le trombone, ni avec la main, ni avec l aimant. Nous avons tous réussi avec un peu d entraînement en guidant le trombone en déplaçant l aimant par-dessous le carton.