Physique du primaire et du collège · Grades 1–9
6Les aimants
Sur la porte du réfrigérateur, de petites figurines tiennent des dessins sans colle, sans ruban adhésif, sans crochet. Décolles-en une : rien de collant au dos — et pourtant elle saute en arrière et tient bon. Ces petites figurines cachent un aimant, et les aimants sont pleins de surprises qui valent tout un chapitre d’expériences.
6.1 Ce qu’un aimant attrape
Définition 6.1 (Aimants)
Un aimant est un morceau de pierre ou de métal un peu spécial, qui tire certains objets vers lui sans les toucher. On dit qu’il les attire. Les objets qu’il attire se collent à lui ; les autres ne s’occupent pas de lui du tout.
Exemple 6.2 (À toi de jouer : l’essai d’attraction)
Promène-toi dans la maison avec un aimant et essaie-le sur : un trombone, un clou, la porte du réfrigérateur, une cuillère en bois, une brique de plastique, une feuille de papier, un verre, un bouchon de liège. L’aimant attrape le trombone, le clou et la porte du réfrigérateur — et ignore tous les autres. Seuls certains objets obéissent aux aimants.
Exemple 6.3 (Le métal préféré de l’aimant)
Regarde ce qui s’est fait attraper : le trombone, le clou, la porte du réfrigérateur. Tous sont en fer (ou en acier, qui est surtout du fer). Le bois, le plastique, le papier, le verre, la pierre : jamais. Et voici la belle surprise : même certains métaux sont ignorés — essaie une pièce de monnaie ou une feuille de papier d’aluminium. Un aimant n’aime pas les métaux ; il aime le fer.
6.2 La portée de l’aimant
Exemple 6.4 (À toi de jouer : attraper à travers)
Pose un trombone sur la table et tiens ton aimant sous le plateau, juste au-dessous du trombone. Déplace l’aimant : le trombone glisse sur la table comme par magie — l’attraction traverse le bois. Cela marche aussi à travers le papier, le carton, un verre d’eau : laisse tomber un trombone dans le verre et fais-le remonter le long de la paroi avec l’aimant, sans te mouiller les doigts.
Remarque 6.5 (Tirer sans toucher)
Pense à quel point c’est étrange. Pour déplacer un jouet, il faut le toucher : le pousser, le tirer, lui donner un coup de pied. L’aimant, lui, déplace le trombone à travers l’air vide, à travers le bois, à travers l’eau, sans rien toucher. Bien peu de choses, dans la nature, agissent sans toucher — garde cet émerveillement dans un coin de ta tête, car il reviendra, bien plus tard, comme l’une des idées les plus profondes de ce cours.
Méthode 6.6 (La pêche à l’aimant)
Un jeu à deux, et un vrai test de la portée :
- Attacher un aimant à une ficelle — c’est la canne à pêche ;
- éparpiller des trombones sur le sol — ce sont les poissons ;
- descendre l’aimant lentement, de très haut, au-dessus d’un trombone ;
- arrêter de descendre à l’instant où le trombone saute vers l’aimant.
Le saut n’a lieu que lorsque l’aimant est proche : l’attraction est forte près de l’aimant et faiblit vite quand on s’éloigne.
6.3 Deux aimants ensemble
Exemple 6.7 (À toi de jouer : tirer ou pousser ?)
Prends deux aimants, un dans chaque main, et rapproche lentement leurs extrémités. Parfois ils se jettent l’un sur l’autre et se collent d’un coup. Retourne maintenant un des aimants, l’autre bout en avant : rapproche-les de nouveau, et cette fois tu sens une poussée douce et élastique — les aimants refusent de se toucher, comme si un coussin invisible se trouvait entre eux. Les deux mêmes aimants : dans un sens ils s’attirent, retournés ils se repoussent.
Remarque 6.8 (Les deux extrémités)
Les deux extrémités d’un aimant ne sont donc pas pareilles, même quand elles se ressemblent ! Chaque aimant a deux extrémités différentes, et le jeu de l’attraction et de la répulsion dépend de celles qui se rencontrent. Fais aussi l’essai des trombones : ils s’agglutinent aux deux bouts d’un aimant droit et ignorent à peu près son milieu. Ces deux extrémités particulières ont un nom et un métier célèbre — guider les voyageurs à travers le monde — mais cette histoire attend une année plus avancée de ce livre.
6.4 Exercices
Exercice 6.1 ★
Range en « l’aimant l’attrape » et « l’aimant l’ignore » : un clou ; un bouchon de liège ; un trombone ; un canard en plastique ; une cuillère en acier ; une feuille de papier.
Solution
Solution de Exercice 6.1.
Attrapés : le clou, le trombone, la cuillère en acier. Ignorés : le bouchon de liège, le canard en plastique, la feuille de papier.
Exercice 6.2 ★
Quelle matière un aimant aime-t-il ? Nomme deux métaux ou matériaux que l’aimant ignore malgré tout.
Solution
Solution de Exercice 6.2.
Le fer (et l’acier, qui est surtout du fer). Ignorés malgré tout : une pièce de monnaie et du papier d’aluminium — des métaux, mais pas du fer.
Exercice 6.3 ★
Un dessin tient sur la porte du réfrigérateur sous une figurine aimantée. Qu’y a-t-il entre l’aimant et la porte ? Que montre cela sur l’attraction de l’aimant ?
Solution
Solution de Exercice 6.3.
C’est la feuille de papier (le dessin) qui se trouve entre les deux. L’attraction de l’aimant traverse le papier jusqu’à la porte en fer — elle agit à travers les objets.
Exercice 6.4 ★
Un trombone tombe dans un verre plein d’eau. Comment le récupérer avec un aimant, sans te mouiller les doigts ?
Solution
Solution de Exercice 6.4.
Fais glisser l’aimant contre l’extérieur du verre, juste à côté du trombone, et remonte-le lentement le long de la paroi : le trombone suit à l’intérieur, jusqu’au bord, tiré à travers le verre et l’eau.
Exercice 6.5 ★
Dans le jeu de la pêche à l’aimant de Méthode 6.6, le trombone ne saute que lorsque l’aimant s’approche. Que t’apprend cela sur l’attraction loin de l’aimant ?
Exercice 6.6 ★
Approche deux aimants bout à bout : ils se collent d’un coup. Quel seul geste fait que ces deux mêmes aimants se repoussent ?
Solution
Solution de Exercice 6.6.
Retourner l’un des deux aimants, pour que ce soit l’autre extrémité qui arrive en premier. Ils se repoussent alors au lieu de se coller.
Exercice 6.7 ★
Où les trombones s’agglutinent-ils sur un aimant droit : au milieu ou aux extrémités ? Que dit cela de l’endroit où un aimant est le plus fort ?
Solution
Solution de Exercice 6.7.
Aux extrémités — les trombones ignorent à peu près le milieu. Un aimant est le plus fort à ses deux bouts.
Exercice 6.8 ★
Donne un point commun entre un aimant et ta main qui déplace un jouet, et une différence totale. (Pense à Remarque 6.5.)
Solution
Solution de Exercice 6.8.
Point commun : tous les deux peuvent tirer un objet vers toi. Différence : ta main doit toucher le jouet, alors que l’aimant tire le trombone à travers l’air vide, à travers le bois et à travers l’eau, sans rien toucher.
Exercice 6.9 ★★
Tom dit : « Les aimants attirent tout ce qui est en métal. » Imagine une petite expérience avec une pièce de monnaie, un clou et du papier d’aluminium pour tester la phrase de Tom, dis ce qui va se passer — et corrige sa phrase.
Solution
Solution de Exercice 6.9.
Approche l’aimant de chaque objet à tour de rôle. Le clou saute vers lui ; la pièce et le papier d’aluminium ne bougent pas, bien qu’ils soient tous deux en métal. La phrase de Tom est donc fausse telle quelle ; corrigée : « Les aimants attirent les objets en fer (ou en acier), pas tous les métaux. »