La matière et ses changements

types de et la peut aussi changer ! Tu as déjà vu de l'eau s'évaporer d'un tee-shirt mouillé ?

La matière et ses propriétés générales

La matière forme tout ce qui existe autour de nous.

La matière se présente sous de nombreux aspects différents : molle, dure, déformable, avec des couleurs différentes... Mais toute matière a deux propriétés qui se mesurent.

• La masse est la quantité de matière que contient une substance. Elle se mesure avec une balance et s'exprime en grammes (g) ou en kilogrammes (kg).

• Le volume est l'espace qu'occupe une substance. Elle se mesure avec des récipients gradués et s'exprime en millilitres (ml) ou en litres (l).

Les changements de la matière

La matière change sans arrêt. Ces changements peuvent être de deux types : chimiques ou physiques.

• Dans les chimiques, la matière change d'apparence et de composition. Par exemple, lorsque quelque chose brûle, les substances initiales disparaissent et des cendres apparaissent.

• Dans les physiques, les propriétés de la matière varient, sa dureté, sa transparence, son élasticité... mais pas sa composition. Par exemple, lorsque nous sortons du beurre du réfrigérateur, il ramollit et devient presque liquide, mais sa composition ne change pas.

Les changements d'état

Les changements d'état se produisent lorsqu'on chauffe ou refroidit la matière.

Par exemple, lorsqu'on chauffe un glaçon, l'eau passe de l'état solide à l'état liquide. Lorsque la vapeur d'eau se refroidit, elle devient de l'eau.

Un changement chimique. La fabrication du yaourt du lait des bactéries

Lorsque l'on fabrique du yaourt, le changement chimique de la fermentation se produit.

Les bactéries qui produisent le yaourt transforment le lait liquide et légèrement sucré en yaourt solide et acide. Ce changement est irréversible. Une fois qu'on a du yaourt on ne peut plus avoir de lait liquide.

1 Définis ces termes : a) Changement chimique. b) Changement physique. c) Changement d'état.

Pour mieux comprendre les changements d'état, consulte « Je te le dis tout de suite », disponible sur anayaeducacion.es

Guide de voyage pour les gouttes d'eau

On va accompagner une goutte d'eau dans son parcours à travers le cycle de l'eau.

On a trouvé ces notes de voyage que notre goutte d'eau a écrites. Avant de commencer l'activité, lisez-les attentivement. Ils vous donneront tous les indices nécessaires pour résoudre l'activité. Êtes-vous prêts à changer d'état ?

Condensation Précipitation

Le jour s'est levé ensoleillé et chaud. Il se passe quelque chose, je me sens très légère. Soudain, je sors de la mer. Je monte et monte sans m'arrêter. Quel beau panorama depuis les hauteurs !

Il fait un peu froid. Quelque chose m'arrive, je me sens un peu lourde. J'ai rencontré plein d'autres gouttes d'eau à qui il est arrivé la même chose. Maintenant, on vole suspendues dans l'air. On dit qu'on est à la station nuage. C'est chouette !

Le temps a changé et il fait très froid. Je n'ai pas apporté de vêtements chauds. Je me sens bizarre, maintenant je suis solide et on m'a dit que je suis en forme d'étoile. On tombe doucement sur une montagne, comme si nous avions des parachutes. C'est la plus belle expérience de ma vie !

1 Lis les notes de voyage de notre goutte d'eau et associe-les à chacune des étapes du cycle de l'eau.

2 Comment s'appelle le changement d'état que notre goutte d'eau a subi pour sortir de la mer ? Et quand elle est à la station nuage ?

3 Qu'est-il arrivé à notre goutte d'eau pour ne pas avoir porté de vêtements chauds ? Comment s'appelle ce changement d'état ?

4 Notre amie a adoré ce voyage et veut retourner au point de départ pour faire un autre tour. Elle doit à nouveau voyager de la montagne à la mer. Comment peut-elle le faire ? Quel changement d'état lui suggères-tu ?

5 Maintenant décris dans ton cahier et avec tes propres mots ce voyage qu'on appelle « le cycle de l'eau ».

Rappelletoi !

As-tu vu une bougie brûler ? Et une glace fondre ? Peux-tu penser à d'autres changements d'état que tu vois dans ton quotidien ?

La chaleur : un transfert d'énergie

Quand l'été arrive, on aime se baigner dans l'eau bien fraîche. Et en hiver, on met le chauffage. Alors, c'est quoi exactement la chaleur ?

L'énergie et ses formes

Le monde change constamment autour de nous : Le soleil se déplace dans le ciel, le vent agite les feuilles, des véhicules passent, une lumière s'allume, de la fumée sort d'une cheminée, on entend un oiseau chanter... Comment la matière peut-elle subir autant de transformations ? On peut le mettre dans un mot : énergie !

C'est l'énergie que possède la matière qui lui permet de produire des changements.

On pourrait aussi dire que c'est l'énergie qui fait fonctionner les choses. Voici certains types d'énergie : l'énergie lumineuse, l'énergie thermique, l'énergie électrique...

C'est quoi la chaleur ?

Grâce au toucher, on peut percevoir la température des surfaces qu'on touche. Lorsque nous entrons en contact avec un objet qui est plus froid que notre peau, on ressent le froid. Et lorsque nous touchons quelque chose à température élévée, on ressent le chaud.

Cela se produit parce que la chaleur passe continuellement de certains objets à d'autres. Et elle passe toujours des objets plus chauds (à une température plus élévée) aux objets plus froids (à une température plus basse).

La chaleur est l'énergie thermique qui passe d'un objet à l'autre qui est à une température plus basse.

Ce transfert de chaleur d'un objet à l'autre continue jusqu'à ce que les deux objets aient la même température.

Froid, chaud, tiède

Pour vérifier comment la transmission de chaleur se produit, tu peux effectuer l'expérience suivante.

1 Quand tu sors la canette de l'eau, elle est plus chaude ou plus froide ?

2 Comment est l'eau après avoir sorti la canette, plus chaude ou plus froide ?

3 D'où vient la chaleur de la boîte à la fin de l'expérience ?

4 À ton avis, la chaleur que l'eau a perdue est allée à la cannette ? Justifie ta réponse.

Pour plus d'informations sur les types d'énergie va sur anayaeducacion.es

Pour mieux comprendre les effets de la chaleur, consulte « Je te le dis tout de suite », disponible sur anayaeducacion.es

Les effets de la chaleur

Lorsqu'un objet échange de la chaleur, divers changements se produisent. Parmi eux se trouvent :

• Les changements de température. Un objet s'échauffe s'il reçoit chaleur d'un autre ; et il se refroidit lorsqu'il cède de la chaleur à un autre objet.

• Les changements d'état (qui ont déjà été étudiés dans les sections précédentes).

• Les dilatations. Lorsqu'ils sont chauffés, certains objets augmentent leur volume et prennent plus de place. Le cas de l'eau est spécial, car la glace prend plus de place que l'eau liquide.

L'affaire de la porte mystérieuse

On réfléchit Chez les grands-parents de Sofia et Juan il y a une porte très mystérieuse. C'est la porte qui conduit à l'escalier du grenier. Pendant l'été elle est verrouillée et personne ne peut l'ouvrir. Mais chaque année, à l'arrivée de l'hiver, elle s'ouvre tout seule ! Juan dit que la porte est enchantée, mais Sofia pense qu'il y a une autre explication et veut le convaincre. Peux-tu aider Sofía à convaincre Juan ? Utilise tout ce que tu as appris sur les dilatations pour expliquer l'affaire de la porte mystérieuse.

1 Étudie le fonctionnement d'une montgolfière et réponds : Quelle est l'importance de la dilatation pour son fonctionnement ?

2 À ton avis, pourquoi les chaussures ont tendance à nous faire plus mal en été qu'en hiver?

On utilise l'énergie thermique pour plein de choses : pour cuisiner, repasser, chauffer les maisons… Tu as d'autres idées ?

Pourquoi les objets bougent ou se déforment ?

As-tu déjà frappé un ballon ? Travaillé l'argile

avec tes mains ? Pris un crayon au vol ? Eh bien, tu as exercé des forces !

C'est quoi la force ?

Quand Rafa frappe une balle de tennis avec sa raquette, la balle change de vitesse ; si Rafa gonfle un ballon, il se déforme. Rafa a appliqué de la force sur la balle et le ballon.

La force est toute action qu'on peut faire pour qu'un objet se déplace, modifie son mouvement ou sa forme.

Tous les êtres vivants et objets qui nous entourent changent lorsqu'une force leur est appliquée. Mais ce n'est pas facile à voir.

Les forces modifient le mouvement ou la forme des objets, mais elles ne changent pas leur composition.

1 Décris comment le mouvement des objets change lorsqu'une force leur est appliquée.

2 Lorsque tu gonfles un ballon, quel type d'effet est-ce que tu observes ? Ce changement, est-il permanent ?

3 On réfléchit Quand on fait du vélo, on utilise la force de notre corps pour se déplacer ou augmenter son vitesse, pour s'arrêter et pour tourner. Quelle partie du vélo nous utilisons pour chaque manœuvre ? Et quelle partie de notre corps utilisonsnous ?

Les effets des forces

Sur le mouvement des objets Sur la forme des objets

L'application d'une force fait qu'un objet :

• immobile se déplace.

• en mouvement s'immobilise complètement.

• change de direction.

L'application d'une force fait qu'un objet :

• se déforme, mais lorsque la force disparaît, reprenne sa forme d'origine.

• se déforme définitivement.

On vérifie les effets des forces

On a trois pots de taille égale : le premier est vide, le deuxième contient quatre pièces et le troisième est rempli de pièces. On a appliqué la même force aux trois pots. À ton avis, lequel est allé le plus loin ? Existe-t-il une relation entre la force appliquée et la masse des pots ? Justifie ta réponse.

Trois dés ont été propulsés sur des files. Trois forces différentes ont été appliquées. À ton avis, quel dé a été propulsé avec plus de force ? Existe-t-il un lien entre la force appliquée et la distance parcourue ? Justifie ta réponse.

Une force est appliquée sur un morceau d'argile et une boule en plastique. Sur quel objet faudra-t-il appliquer plus de force pour le déformer ? À ton avis, de quoi cela dépend-il : du type de matériau ou de la taille ? Les déformations, sont-elles permanentes ?

On a appliqué la même force sur deux morceaux de pâte à modeler. Que penses-tu qu'il s'est passé ? Pourquoi le deuxième morceau ne s'est-il pas déformé ?

Rappelletoi

Les forces modifient les objets. On peut les déformer ou les faire déplacer à toute vitesse.

Les types de forces

le monde réel, il existe des forces qui peuvent agir sur toi sans te toucher ?

Savais-tu que

Il existe deux types de forces : les forces qui agissent par contact et celles qui agissent à distance.

Les forces de contact

Les forces de contact sont celles qui produisent leurs effets lorsque des objets se touchent.

Les pales des éoliennes tournent selon la force du vent.

Pour que le vélo bouge, il faut appliquer de la force sur les pédales.

On fait bouger une bille quand on la frappe avec les doigts.

La force de l'eau en mouvement est capable de déplacer des pierres gigantesques.

Les forces qui agissent à distance

Les forces qui agissent à distance sont celles qui produisent leurs effets sans toucher les objets.

Les forces les plus connues sont la force de gravité et les forces magnétiques.

La force de gravité

La gravité est l'interaction physique responsable de l'attraction des corps massifs.

La manifestation de la force de gravité la plus connue est le poids.

Le poids d'un objet est la force avec laquelle cet objet et la Terre s'attirent.

Las fuerzas magnéticas

Les forces magnétiques sont produites par les aimants sur les objets métalliques qui les entourent.

1 Je déduis Indique dans ton cahier si ces forces agissent par contact ou à distance.

a) Un aimant attire un trombone.

b) On tire une flèche avec un arc.

c) La Lune provoque des marées sur la Terre.

d) Le vent propulse un bâteau à voile.

2 Fais des recherches et explique dans ton cahier comment fonctionne une boussole.

Pour mieux comprendre les types de forces, consulte « Je te le dis tout de suite », disponible sur anayaeducacion.es

Le magnétisme te permet de coller un magnet sur les parties métalliques de ton frigo.

On glisse sur un toboggan parce que la gravité nous attire vers le sol.

Certaines forces agissent en touchant les objets, mais d'autres, comme le poids, ne le font pas.

Comment exploiter notre force ?

Nos corps ne peuvent pas exercer des forces trop intenses... Mais grâce à notre ingéniosité, on a développé des machines qui le peuvent !

Parfois, la force de notre corps n'est pas suffisante pour apporter tous les changements que l'on souhaite. Pour cela, les humains ont inventé les machines. Elles nous permettent de profiter de nos forces et de celles de notre environnement.

Les machines

Une machine est un dispositif qui utilise de l'énergie pour exploiter ou diriger une force.

Il y a deux types de machines : les machines simples et les composées.

Les machines simples

Les machines simples ont été les premières à être inventées par les humains. Elles fonctionnaient grâce à la force des personnes ou de certains animaux.

Une machine simple est un dispositif comportant peu de pièces.

Les principales machines simples sont le levier, la roue, la poulie et le plan incliné.

1 Cherche des informations sur les appareils d'un gymnase. Choisis-en trois et observe les machines simples contenues dans leurs mécanismes.

2 Le plan incliné ou la rampe est une surface inclinée utilisée pour déplacer des objets. Peux-tu penser à un endroit où en mettre un pour aider les personnes à mobilité réduite ?

3 Va sur anayaeducacion.es et consulte « Professions et machines simples ». Fais une liste de ces machines et des métiers qui leur sont liés.

C'est un disque monté sur un axe. Grâce à son mouvement de rotation, il peut être utilisé pour le transport, comme engrenage ou dans le cadre d'autres machines, etc.

Le levier comporte une ou plusieurs pièces allongées fixées en un point d'appui. Ce sont, par exemple, les culbuteurs, les pincettes, les tire-bouchons, les ciseaux, les balais...

C'est une roue avec une rainure autour d'elle à travers laquelle on insère une corde ou une chaîne. Son axe est attaché à un cadre. On utilise les poulies pour soulever des objets lourds avec peu d'effort.

Les machines composées

Les machines composées sont celles qui sont constituées de plusieurs pièces. Certaines de ces pièces peuvent être des machines simples.

Les plus anciennes machines composées étaient également alimentées par la force humaine ou animale. Au fil du temps, d'autres machines composées sont apparues. Elles ont exploité d'autres énergies, comme celle de l'eau, du vent ou l'électricité.

Je m'appelle Carla et je suis mécanicienne. Mon travail consiste à réparer les machines pour qu'elles fonctionnent parfaitement. Normalement, je répare des voitures et des vélos.

a) Regarde le vélo A. Indique de quels types de machines simples il s'agit : les freins, les pédales, les roues, le pignon.

b) Trouve l'engrenage sur le vélo et explique comment il fonctionne.

c) La pompe que Carla utilise pour gonfler le pneu contient également une machine simple. Laquelle ?

d) Maintenant, observe le vélo B. Qu'est-ce qui s'est cassé ? Explique avec tes propres mots pourquoi ce problème empêche le vélo de fonctionner. Tu ferais quoi pour le réparer ?

¡Toma nota!

Même les machines les plus simples, comme les leviers, peuvent avoir un vrai super-pouvoir.

Les machines dans notre vie

On invente de nouvelles machines sans arrêt. On profite des découvertes des scientifiques et ingénieurs pour créer des dispositifs qui facilitent notre travail et nos conditions de vie. Actuellement, l'enjeu est de construire des machines efficaces (c'est-à-dire qu'elles consomment peu d'énergie), sûres et non polluantes.

Les appareils ménagers

Les plus modernes consomment moins d'électricité... Si on produit moins d'énergie, on pollue moins !

Les dispositifs électroniques

Ils nous aident à nous amuser et à communiquer. Mais méfie-toi ! Abuser de son utilisation peut compromettre le fonctionnement de notre esprit et notre qualité de vie.

Quelques machines que nous utilisons

Les véhicules

Les voitures électriques et hybrides fonctionnent à l'électricité et à l'essence ; les trains qui circulent sur un rail magnétique aident à lutter contre le changement climatique.

Les équipements scientifiques

Actuellement, on a des machines qui nous permettent de voir ce que nous ne pourrions pas voir à première vue. Par exemple, des scanners et des échographes, des microscopes ou des télescopes.

Avec les machines... Mieux vaut prévenir !

L'utilisation de certains engins comporte des risques. Pour cela, il est conseillé de toujours lire le mode d'emploi qui les accompagne.

Comment Utiliser Un V Lo

Avec l'aide d'un adulte, réglez les pédales et la hauteur de la selle. Pour commencer, choisis un endroit plat et avec peu d'obstacles, si possible.

Avant de monter sur ton vélo, mets ton casque ; la sécurité est très importante.

Apprends à garder l'équilibre sur le vélo en faisant de petits pas.

Apprends à freiner avant de commencer à pédaler.

Propulse-toi avec une des pédales pour démarrer ton vélo.

Pédale en continue.

Lis attentivement les instructions d'utilisation d'un vélo et

Cherche le mode d'emploi d'une machine que tu utilises au quotidien et lis-le. Ensuite, écris au moins un avertissement, une mise en garde et un conseil d'utilisation.

Les machines sont comme des super-pouvoirs pour nous, mais elles peuvent être dangereuses si on ne fait pas attention !