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Exposition Le Cirque sort sa science

Du 6 janvier au 14 février 2014 à la MIPOP

Proposition d’activités

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SOMMAIRE

I / Une démarche expérimentale ……………………………………………………………………………………………………….……..…P.3

II / Une approche sensitive de l’équilibre

Activité 1 : les positions impossibles ………………………………………………………………………………………………… P.4

Activité 2 : Essai des différents modules de cirque …………………………………………………………….………….… P.5

Activité 3 : La poutre ………………………………………………………………………………………………………….………....… P.6

III / Une approche matérielle de l’équilibre

Activité 4 : Qu’est-ce qui tombe, qu’est ce qui tient en équilibre ? …………………………….........……………. P.7

Activité 5 : Dessin ……………………………………………………………………………………………………………..…………….. P.8

IV/ Une approche expérimentale de l’équilibre

Activité 6 : Le rouleau américain ………………………………………………..…………………………………………............ P.9

Activité 7 : Le polygone de sustentation et les Kaplas…………………………………………………………………….. P.10

Activité 8 : Equilibre stable et instable, le bol et la bille …………………………………………………………………. P.12

Activité 9 : Equilibre stable, le vélo équilibriste ……………………………………………………………………..………. P.13

Activité 10 : Equilibre instable, le funambule …………………………………………………………………………………. P.14

Activité 11 : optimiser la capacité de l’équilibre instable, les bouteilles d’eau………………………………… P.15

V/ Déterminer un centre de gravité

Activité 12 : Déterminer le centre de gravité d’une brochette ……………………………..……………………….. P.16

Activité 13 : Déterminer le centre de gravité d’un polygone………………………………………………..…………. P.17

VI / Construction d’objets associés à l’équilibre

Activité 14 : Construction d’un mobile …………………………………………………………………………………………….P.18

Activité 15 : Construction d’un culbuto ……………………………………………………………………………………………P.19

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Une démarche expérimentale

Par le questionnement et l’expérience, les élèves vont progressivement construire par eux-mêmes leurs

propres réponses aux problèmes posés.

La démarche proposée s'appuiera sur les points suivants :

Observations de photos et de maquettes illustrant chacune des disciplines. Questionnement sur la manière dont l’artiste exécute son numéro. Ces interrogations mettront en avant un phénomène physique lié à la discipline.

Formulation d'hypothèses pour expliquer le phénomène Expérience pour valider ou non l'hypothèse

Pendant l’atelier, du matériel consommable sera utilisé. L’animateur pourra utiliser de vrais accessoires de

cirque pour illustrer son propos.

La visite de l’exposition « Le cirque sort sa science » permettra d’initier, de compléter et d’enrichir les notions

abordées pendant l’atelier.

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Activité 1 : Les positions impossibles.

Objectif :

Approche sensitive de l’équilibre

Matériel :

un mur

une porte

Demander aux enfants de prendre les positions d’équilibre suivantes :

Conclusion :

On ne peut pas tenir en équilibre dans ces positions, car le corps n’est pas libre de ces mouvements : il est

contraint par la porte ou le mur.

Mettre la totalité de son flanc

contre le mur (bras, genou, pied

doivent toucher le mur).

Soulever l’autre jambe.

S’adosser au mur (dos, genoux,

chevilles doivent toucher le mur).

Essayer de toucher ses pieds en se penchant vers l’avant.

Se mettre face à la porte (nez, ventre

doivent toucher la porte).

Essayer de se mettre sur la pointe des pieds.

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Activité 2: essai de différents modules du cirque.

Objectif :

Approche sensitive de l’équilibre.

Matériel :

un fil

un rouleau américain

un monocycle

Demander aux enfants d’essayer les différents instruments mis à leurs dispositions.

On retrouve encore cette sensation de devoir déplacer son corps pour rester en équilibre.

Conclusion :

Le corps a besoin de se mettre en mouvement pour pouvoir maintenir l’équilibre.

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Activité 3 : la poutre

Objectif

Approche sensitive de l’équilibre.

Matériel :

une poutre

Tester les différents exercices puis demander aux élèves de mesurer le degré de difficulté de chacun :

1) marcher sur une poutrelle "normalement" 2) marcher sur une poutrelle les bras collés au corps (plus difficile car en écartant les bras, on peut

mieux ajuster la position de son centre de gravité) 3) marcher sur une poutrelle en fermant les yeux (plus difficile car les yeux donnent des informations

très importantes pour le maintien de l'équilibre) 4) marcher sur une poutrelle en marche arrière (difficile car notre physiologie n'est pas vraiment

adaptée à la marche arrière)

Conclusion :

Tout le corps intervient pour se maintenir son équilibre : les yeux vont transmettre les informations à notre

cerveau (position dans l’espace, environnement proche…) qui va ainsi réagir et faire bouger notre corps en

conséquence (système proprioceptif).

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Activité 4 : Qu'est-ce qui tient en équilibre, qu'est-ce qui tombe?

Objectif :

Approche « matérielle » de l’équilibre.

Matériel :

divers objets tels que livre, crayon, feuille…

Tester l'équilibre de chaque objet dans plusieurs positions: Ex. : livre couché, livre debout, crayon couché, crayon debout, feuille debout, feuille roulée en cylindre debout… Laisser les élèves trouver de

nouveaux objets à tester.

Proposer aux élèves de classer

les objets en fonction de leur

équilibre.

Trouver une ou plusieurs caractéristiques communes aux objets qui tiennent et aux objets qui ne tiennent pas (forme, position).

On devrait ainsi arriver à un tableau à trois colonnes: ce qui tient (équilibre stable), ce qui tient mais pas très

bien (équilibre instable), ce qui ne tient pas (déséquilibre).

Conclusion :

On pourra remarquer plusieurs points importants avec cette activité :

Tout d’abord, on peut faire le lien entre la surface au sol et la nature de l’équilibre (plus la surface au sol est

grande, plus l’équilibre est stable).

On peut aussi remarquer que la répartition de la masse est importante dans la stabilité de l’équilibre (plus la

masse est dirigée vers le bas, plus l’équilibre est stable).

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Activité 5 : Dessin.

Objectif :

Représentation d’une discipline du cirque, réflexion sur les différents éléments du numéro.

Matériel :

des feuilles et des crayons

Demander aux enfants de choisir une discipline du cirque, d’en repérer les différents éléments et de les

dessiner.

Dans beaucoup de numéros, on pourra repérer un objet qui contribue à la réalisation du numéro, et sur

lesquels les enfants feront des expériences à la MIPOP.

le rouleau américain

la barre dans les numéros de funambulisme sans appareil

le contrepoids dans les numéros de funambulisme avec appareil

la position des corps par rapport au point d’appui dans l’équilibre au sol

NB : On pourra ensuite retravailler sur les dessins, après la séquence de l’exploradôme, en cherchant par

exemple à déterminer la nature de l’équilibre, le rôle de l’objet.

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Activité 6 : Le rouleau américain.

Objectif

Approche expérimentale de la notion de point d’équilibre.

Matériel :

une planche en bois

un tasseau de bois

de la pâte à modeler, prédécoupée en morceau Distribuer une planche, un tasseau et 4 morceaux de pâte à modeler. Demander aux enfants de trouver la position du tasseau sous la planche, pour que celle-ci soit en équilibre avec deux morceau de pâte à modeler de chaque côté. Recommencer la manipulation en modifiant la répartition de la pâte à modeler : 3/1, puis 4/0. On se rend compte que la position d’équilibre de la planche dépend de la répartition de la masse. Notre corps se met naturellement en mouvement pour répartir idéalement sa masse. Conclusion : Définition de cette position d’équilibre : c’est le centre de gravité. Pour comprendre :

On constate que si le centre de gravité de notre planche n’est pas soutenu par le tasseau, cette dernière ne peut pas tenir en équilibre.

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Activité 7 : Le polygone de sustentation et L’escalier de kapla.

Objectif

Définir la notion de polygone de sustentation. Matériel :

une boîte de kapla Distribuer quelques kaplas aux enfants et leur demander de faire le plus grand escalier droit possible. Compter le nombre de kapla utilisé quand l’escalier est tombé. Pourrait-on continuer à superposer indéfiniment les kaplas ? Cherchons le centre de gravité de l’escalier : on le trouve à l’intersection des diagonales du losange que représente l’escalier. Comparons maintenant deux cas de figure :

On constate que le centre de gravité n’a pas de soutien au sol. L’escalier est en déséquilibre et il tombe.

Dans ce cas de figure, le centre de gravité est soutenu au niveau du sol. L’escalier est en équilibre. Conclusion

Pour rester en équilibre, il faut que le centre de gravité ait un soutien au niveau du sol. C’est le polygone de sustentation. Quand le centre de gravité est en dehors de sa base, il y a déséquilibre. Rapport avec les activités faites en cours : l’exemple des positions impossibles. Si notre corps se met en mouvement, c’est pour pouvoir répartir au mieux sa masse, et ainsi faire en sorte que le centre de gravité soit toujours au-dessus de nos pieds. Si on ne peut pas tenir en équilibre dans ces positions particulières, c’est qu’il ne peut pas mettre notre centre de gravité au-dessus de nos pieds. Il nous est donc impossible de tenir l’équilibre.

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NB : Dans le cirque : Les numéros d’acrobatie au sol peuvent donner lieu à des figures très spectaculaires. Centre de gravité de la pyramide Dans les numéros d’équilibre au sol, les artistes doivent leur équilibre à leur centre de gravité, qui doit toujours se situer sous un point d’appui. NB : Dans la vie de tous les jours : pourquoi tombe-t-on de sa chaise ?

Quand nous sommes assis sur une chaise, on se trouve dans une position d’équilibre (A). Si on se balance sur les pattes arrière de la chaise, on devient en équilibre instable dès que notre centre de gravité atteint le niveau des pattes arrière (B). Au-delà, c'est le déséquilibre (C)... et la chute!

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Activité 8 : équilibre stable et instable, Le bol et la bille.

Objectif :

Approche expérimentale des deux types d’équilibres. Matériel :

un bol

une bille Prendre le bol, en position droite et mettre la bille dedans. La bille est-elle en équilibre ? Déséquilibrer la bille. Que fait-elle ? Refaire la même expérience en renversant le bol. Il existe deux types d’équilibre :

Quand on déséquilibre la bille, elle s’éloigne de son point d’origine. L’équilibre est instable.

Quand on déséquilibre la bille, elle revient à son point d’origine. L’équilibre est stable.

Conclusion :

Il existe deux types d’équilibre : l’équilibre stable et l’équilibre instable. On peut repérer que, lorsque le centre de gravité est au-dessus du centre de rotation, on est toujours en équilibre instable. C’est le cas de la plupart des équilibres. Ex : position debout… Dans ces conditions, le corps est en perpétuel mouvement pour se rétablir.

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Activité 9 : Equilibre stable : le vélo équilibriste

Objectif

Approche expérimentale de l’équilibre stable.

Matériel :

un bouchon de liège

un cure-dent

des brochettes

de la pâte à modeler Planter deux brochettes, orientées vers le bas, dans le bouchon de liège. Planter un cure-dent sous le bouchon. Mettre deux boules de pâte à modeler sur les brochettes, près du bouchon. Essayer de faire tenir l’ensemble sur le bout du doigt grâce au cure-dent. Déplacer la pâte à modeler tout en bas des brochettes. Recommencer l’expérience. Quand la pâte à modeler est près du bouchon, le centre de gravité est au-dessus du doigt. On est donc dans une position d’équilibre instable, qui ne tient pas longtemps. En déplaçant la pâte à modeler, on modifie la répartition de la masse, et de ce fait on abaisse le centre de gravité en dessous du doigt. L’équilibre est stable. Conclusion :

Dans ce numéro, le centre de gravité est en dessous du fil grâce au contrepoids de la danseuse sous le vélo. L’équilibre est donc très stable.

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Activité 10 : Equilibre instable : Le funambule.

Objectif

Approche expérimentale de l’équilibre instable. Matériel :

des brochettes

de la pâte à modeler Mettre une grosse boule de pâte à modeler à 1/3 de la brochette. Dans quelle position est-il plus facile de faire tenir en équilibre la brochette sur le bout du doigt : par le grand ou par le petit côté ? Quand la masse est loin du centre de rotation, il devient très difficile de la mettre en mouvement : elle tombe donc plus lentement. Il est donc plus facile de rétablir la brochette, pour que son centre de gravité soit aligné avec le doigt. Conclusion :

Dans ce numéro, le centre de gravité est au-dessus du fil. L’artiste est donc dans une position d’équilibre instable. Il se sert de son grand balancier qui l’aide à se rétablir : du fait

de sa grande taille, le balancier devient difficile à mettre en

mouvement et donc à déséquilibrer.

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Activité 11 : Optimiser la stabilité d’un équilibre instable, Les bouteilles d’eau.

Objectif :

Appréhender les facteurs de la stabilité.

Matériel :

des bouteilles de Badoit

de la pâte à modeler

Disposer quatre bouteilles devant soi. Remplir la première à ras bord, remplir le fond de la deuxième, laisser la

troisième vide, et mettre de la pâte à modeler sur le bouchon de la quatrième. Demander aux enfants quelle

bouteille est la plus stable.

Pour vérifier, prendre une brochette, et pousser simultanément les quatre bouteilles. Noter l’ordre de chute

des bouteilles.

L’ordre de chute est le suivant : 4, 1/3, 2

C’est la bouteille qui a le centre de gravité le plus bas qui tombe en dernière.

Conclusion :

Pour augmenter la stabilité d’un objet, il suffit de baisser son centre de gravité.

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Activité 12 : Détermination du centre de gravité sur une brochette.

Objectif

Déterminer le centre de gravité sur une brochette.

Matériel :

de la ficelle

une brochette

de la pâte à modeler

Accrocher une ficelle à l’extrémité d’une brochette. Déplacer le nœud de la ficelle pour que la brochette soit en

équilibre, c’est-à-dire horizontale.

Placer ensuite une boule de pâte à modeler sur le bout de la brochette, et replacer le nœud pour retrouver la

position d’équilibre.

Dans la première expérience, le nœud est au milieu : la répartition de la masse est identique de part et d’autre

de la ficelle.

On modifie dans la deuxième manipulation cette répartition. Pour retrouver l’équilibre, il faut déplacer le

nœud vers la boule de pâte à modeler.

Conclusion :

La position occupée par le nœud à l’équilibre définit le centre de gravité.

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Activité 13 : Détermination du centre de gravité d’un polygone.

Objectif

Déterminer le centre de gravité d’une forme, puis vérification de l’équilibre.

Matériel :

du carton rigide

de la ficelle

un compas

une brochette / cure-dent

Fabriquer d’abord un fil à plomb avec de la ficelle et de la pâte à modeler. Découper dans le carton rigide une forme quelconque, de préférence convexe. Appuyer la forme sur une surface rigide (mur, tableau, fenêtre). Choisir un point en haut de la forme et y suspendre le fil à plomb. Tracer la ligne verticale sur la forme. Recommencer l’opération deux fois.

Percer un petit trou à l’intersection des trois droites, et le poser sur

une brochette.

Constater que la forme reste en équilibre.

Le centre de gravité se trouve à l’intersection des trois droites. Quand on pose la pointe d’une brochette sur ce

point, on constate que la forme reste en équilibre.

Conclusion :

On vérifie bien de cette manière que l’équilibre se fait au niveau du centre de gravité.

Centre de gravité

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Activité 14 : Construction d’un mobile

Matériel :

une brochette

du carton

de la ficelle

Pour bien réussir le mobile, il suffit de bien équilibrer de part et d’autre du point d’accroche

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Activité 15 : Construction d’un culbuto

Matériel :

une balle de ping-pong

une feuille de papier

du lest : pâte à modeler

On pourra jouer sur la quantité de pâte à modeler qu’il faut mettre dans la balle de ping-pong, sur la

taille de la coiffe pour que le culbuto soit le plus stable possible.