La plupart des enfants peuvent identifier rapidement les objets qui vont flotter ou couler, mais enseigner la flottabilité implique beaucoup plus que des objets flottants dans un bol d'eau. Il peut être difficile d'enseigner la relation entre le déplacement de l'eau, la densité, la surface et le volume. Des activités pratiques et des exemples du monde réel peuvent aider.
Enseignez sur le déplacement de l'eau
Les objets flottent parce qu'ils sont poussés par une force égale au poids de l'eau qu'ils ont déplacée. Par conséquent, le point de départ de l'enseignement de la flottabilité est d'aider les élèves à comprendre le déplacement de l'eau. Demandez aux élèves ce qui se passe quand quelque chose est placé dans l'eau. Il flotte ou coule, mais quelque chose arrive aussi à l'eau. Dites à l'élève que l'objet et l'eau ne peuvent pas être dans le même espace; l'objet pousse l'eau de côté. C'est ce qu'on appelle le déplacement. Montrez-leur comment cela fonctionne en remplissant un bol d'eau presque jusqu'à la jante, puis en plaçant quelque chose dans l'eau. L'objet que vous placez dans l'eau doit être suffisamment grand pour pousser l'eau sur les bords du bol.
Enseignez la densité
Expliquez ensuite que les objets qui flottent sont moins denses que l'eau qu'ils ont poussée de côté. Les objets denses ont généralement plus de molécules qui sont serrées les unes contre les autres. Les objets et l'eau peuvent devenir plus denses ou moins denses si des molécules ou de la chaleur sont ajoutées ou enlevées. Montrez aux élèves un bol ou une coupe en verre transparent. Remplissez le récipient avec de l'eau du robinet et demandez aux élèves de prédire si un œuf va flotter ou couler dans l'eau. Placez délicatement l'œuf dans l'eau et il devrait couler. Expliquez que l'œuf est plus dense que l'eau qu'il a déplacée. Puis ajoutez du sel à l'eau. Expliquez aux élèves que vous ajoutez des molécules à l'eau, ce qui les rend plus denses. Le montant que vous ajoutez varie en fonction de votre conteneur, mais ne soyez pas avare; l'eau devrait être assez trouble avec du sel. Ensuite, ajoutez l'œuf à nouveau. Ça devrait flotter. Expliquez que parce que vous avez ajouté des molécules à l'eau, l'œuf flotte parce que maintenant il est moins dense que l'eau.
En apprendre plus sur le poids et le volume
Demandez à presque tous les élèves que les choses lourdes coulent et que les choses légères flottent. Bien que ce soit souvent le cas, il ne décrit pas adéquatement le fonctionnement de la flottabilité. Après tout, de gros navires lourds et d'énormes icebergs flottent. Demandez aux élèves ce qui semble le plus lourd: une pomme ou un trombone. Ensuite, demandez-leur de prédire lequel coulera et lequel flottera. Les élèves seront surpris de voir le flotteur de pomme et l'évier de trombone. Expliquez que la pomme flotte parce qu'elle a un plus grand volume d'air que le trombone, même s'il est plus lourd. Expliquez que le volume est la quantité d'espace qu'un objet occupe ou occupe. Un ballon de plage prend le même espace qu'une boule de bowling, donc ils ont le même volume, mais le ballon de plage va flotter car son volume est principalement aérien. Les navires sont lourds, mais ils ont de l'air dans leurs coques qui leur permet de flotter. Les objets qui contiennent beaucoup d'air ou d'espace libre flottent habituellement. Ils sont également généralement - mais pas toujours - légers, ce qui explique pourquoi les objets légers ont tendance à flotter et les objets lourds ont tendance à couler.
Apprendre à propos de la surface
La flottabilité est une force qui pousse sur les objets, et plus la surface de l'objet est grande, plus il a de chances de flotter et plus il aura de poids. De plus, plus d'eau est déplacée lorsque la surface d'un objet est grande. Montrer aux étudiants deux casquettes peu profondes - l'une devrait être large, comme le couvercle d'un récipient de crème sure, et l'autre devrait être petit, comme le couvercle d'une bouteille d'eau. Flotter le petit couvercle dans un bol d'eau et empiler des pennies jusqu'à ce qu'il coule. Demandez aux élèves de prédire si le même nombre de pièces d'un cent coulera ou non le couvercle plus large et demandez-leur de justifier leurs prédictions. Ensuite, mettez le même nombre de pièces de monnaie sur le couvercle plus large. Expliquez que la plus grande surface du couvercle lui permet de continuer à flotter.
