Le levier : soulever un livre avec une règle
« La force du géant »
- ÂgeDès 6 ans
- Durée25 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Avec une règle et un crayon, tu peux soulever le bord d’un livre en appuyant doucement : c’est « La force du géant » ! Cette expérience de levier pour enfant se pratique dès 6 ans, avec un adulte dans la pièce, pour comparer les efforts sans chercher à être le plus fort.
La question
Comment soulever quelque chose de lourd avec peu de force ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 1 règle de 30 cm Règle rigide, non coupante
- 1 Crayon rond servant de point d’appui
- 1 Petit livre léger
- 4 Gommes identiques servant de poids
L’expérience
- 1
Installe le matériel au milieu d’une table dégagée. Compte les quatre gommes et pose le livre à plat, sa couverture fermée.
Prévois 5 minutes d’installation, puis 20 minutes d’expérience. Il n’y a pas de temps d’attente. - 2
Glisse environ 2 cm de l’extrémité zéro de la règle sous le milieu d’un bord du livre. Le reste de la règle dépasse du livre et reste au-dessus de la table.
- 3
Place le crayon sous la règle, en travers, au niveau de la graduation 5 cm. Maintiens doucement une extrémité du crayon contre la table avec une main, en gardant tes doigts à côté de la règle.
Le crayon doit dépasser sur le côté pour que tu puisses le maintenir sans mettre les doigts sous la règle. - 4
Avec l’autre main, appuie lentement sur la règle à la graduation 15 cm. Soulève le bord du livre de quelques millimètres seulement, puis accompagne doucement son retour sur la table.
- 5
Vérifie que le crayon est toujours à 5 cm et que la règle entre toujours de 2 cm sous le livre. Appuie maintenant à 25 cm pour obtenir le même petit soulèvement, puis repose doucement le livre.
- 6
Recommence une fois à 15 cm, puis à 25 cm, en maintenant le crayon au même endroit. Compare l’effort dans ton doigt et le déplacement de l’extrémité sur laquelle tu appuies.
- 7
Le livre reposant sur la table, pose une gomme à plat, centrée sur la règle à 15 cm, puis déplace cette même gomme à 25 cm. Maintiens le crayon et accompagne la règle si elle bouge ; observe si le bord du livre se soulève, puis retire la gomme.
Si le livre ne bouge dans aucun des deux cas, note-le : une seule gomme peut être trop légère. N’empile pas les gommes.
Observe
Quand tu abaisses la grande partie de la règle, sa petite partie se relève sous le livre. Le bord du livre monte un peu, tandis que son autre bord reste sur la table. À 25 cm, tu devrais sentir qu’il faut moins appuyer qu’à 15 cm pour obtenir le même soulèvement. En revanche, ton doigt parcourt une plus grande distance. La gomme peut faire bouger le livre dans une position seulement, ou ne pas être assez lourde dans les deux positions.
À noter dans ton carnet
- La position du crayon : 5 cm, et la longueur de règle sous le livre : environ 2 cm.
- L’endroit où tu appuies : 15 cm ou 25 cm.
- Pour chaque position, l’effort ressenti : plus faible, plus fort ou difficile à distinguer.
- Avec la même gomme à chaque emplacement : le bord du livre se soulève-t-il ?
Comprendre
La règle bascule sur le crayon et soulève un peu le bord du livre. Quand tu appuies plus loin du crayon, tu as besoin de moins de force, mais ta main descend davantage.
La règle est un levier : une barre rigide qui peut tourner autour d’un point d’appui. Ici, le crayon forme ce point d’appui. Ta main pousse d’un côté et le livre résiste de l’autre. Le livre est la charge, c’est-à-dire l’objet que le levier aide à soulever.
Une force est une poussée ou une traction. Pour faire tourner un levier, la force compte, mais la position de la ligne suivant laquelle tu pousses compte aussi. Le bras de levier est la distance entre le point d’appui et cette ligne, mesurée perpendiculairement à celle-ci, c’est-à-dire à angle droit. Ici, lorsque la règle est presque horizontale et que tu pousses verticalement, ce bras de levier est presque égal à la distance mesurée le long de la règle. Le crayon reste à 5 cm : les distances mesurées le long de la règle sont donc de 10 cm quand tu appuies à 15 cm, et de 20 cm quand tu appuies à 25 cm. Ces distances sont approximativement égales aux bras de levier dans ce montage.
Lorsque tu appuies verticalement et que la règle est presque horizontale, doubler ce bras de levier permet, dans un modèle idéal, d’obtenir le même effet de rotation avec environ deux fois moins de force. Ton montage réel comporte des frottements, de petits déplacements et le poids de la règle elle-même. Ton doigt permet donc de comparer une sensation, pas de mesurer précisément un rapport entre deux forces.
Le levier ne fournit pas un effort gratuitement. Pour le même petit soulèvement du livre, le point situé loin du crayon descend davantage que le point situé près de lui. Tu gagnes sur la force nécessaire, mais tu parcours une plus grande distance. Tu retrouves cette idée avec une porte : pousser près de la poignée est plus facile que pousser près des charnières, qui constituent son axe de rotation.
Attention à ce que montre exactement l’expérience : tu soulèves un bord du livre, pas le livre entier. L’autre bord reste soutenu par la table. Pour comparer honnêtement les deux essais, il faut donc garder le même livre, la même insertion de la règle et le même petit soulèvement. Si tout change à la fois, tu ne peux plus savoir ce qui explique la différence.
- Levier
- Barre rigide qui tourne autour d’un point d’appui et transmet une force.
- Point d’appui
- Endroit autour duquel le levier bascule ; ici, le contact entre la règle et le crayon.
- Force
- Poussée ou traction exercée sur un objet.
- Charge
- Objet que l’on cherche à soulever ; ici, le livre.
- Bras de levier
- Distance entre le point d’appui et la ligne suivant laquelle la force agit, mesurée perpendiculairement à cette ligne, c’est-à-dire à angle droit ; ici, elle correspond presque à la distance lue le long de la règle.
- Frottement
- Action entre deux surfaces en contact qui gêne leur glissement.
Nouveau défi : Prévoir l’effort à une troisième position
Sans changer le livre ni la position du crayon, prédis l’effort nécessaire en appuyant à 20 cm. Sera-t-il plus proche de celui ressenti à 15 cm ou à 25 cm, ou entre les deux ? Teste doucement, avec le même soulèvement de quelques millimètres, puis compare ta prévision à ton observation.
Autres idées à tester
- Reprends la comparaison à 15 cm et à 25 cm avec une autre des quatre gommes identiques, toujours une seule à la fois. Vérifie si tu observes le même résultat et si le crayon est resté à sa place.
Ranger et jeter
Repose le livre à plat, retire la règle et le crayon, puis compte les quatre gommes. Range tout le matériel et essuie la table si nécessaire.
Cette expérience ne produit normalement aucun déchet : tout le matériel est réutilisable. Rien ne va dans l’évier. Si une gomme laisse de petits débris, rassemble-les et mets-les à la poubelle.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 3 : CM1, CM2 et 6e ; découverte accompagnée possible dès 6 ans.
- Notion
- Le levier : à charge et géométrie constantes du côté du livre, augmenter la distance d’application de l’effort au point d’appui diminue la force nécessaire.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à une observation.
- Concevoir une comparaison en ne faisant varier qu’un paramètre.
- Utiliser les graduations d’une règle pour repérer des positions et calculer des distances.
- Décrire le fonctionnement d’un objet technique avec un vocabulaire précis.
- En classe
- Pour 25 élèves, constituez cinq groupes de cinq avec, par groupe, une règle rigide de 30 cm, un crayon rond, un petit livre et quatre gommes identiques. Prévoyez 5 minutes de préparation et 20 minutes de manipulation, en faisant alterner les rôles de manipulateur, observateur, lecteur des positions, dessinateur et rapporteur. Vérifiez chaque montage avant les essais et faites travailler les groupes au milieu des tables. Terminez par une mise en commun distinguant l’effort ressenti, le déplacement observé et les limites d’une comparaison réalisée au doigt.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir identifier le levier, le point d’appui et la charge, puis expliquer qu’appuyer plus loin du point d’appui demande moins de force mais un déplacement plus grand. Il doit également préciser que seul un bord du livre a été soulevé.
Questions fréquentes
Pourquoi le livre ne bouge-t-il pas avec une gomme ?
Une gomme peut être trop légère pour produire un mouvement visible, même placée loin du crayon. Cela ne contredit pas le principe du levier : l’effort reste insuffisant pour cette charge. Vérifiez que le crayon est à 5 cm et que la règle ne touche pas un obstacle. Conservez les quantités prévues et utilisez la comparaison au doigt, qui constitue le test principal.
Mon enfant ne sent pas de différence entre les deux positions : que faire ?
Vérifiez d’abord que le crayon n’a pas roulé et que la règle reste engagée de la même longueur sous le livre. Demandez à votre enfant de comparer un soulèvement très petit et identique dans les deux cas. Si le livre est très léger, la différence peut être difficile à percevoir. Notez cette limite plutôt que de présenter une sensation incertaine comme une mesure.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 55 phrases relues une à une, dont 10 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
