Comparer deux masses devient immédiatement visible lorsque la baguette d’une balance s’incline vers le plateau le plus chargé. Cette version de bureau emploie deux gobelets en carton, quatre ficelles courtes et un pivot monté sur un support large. Avant d’y déposer quoi que ce soit, l’enfant apprend une étape essentielle : la mise à zéro. Les plateaux vides doivent se trouver à la même hauteur ; sinon, les longueurs de ficelle ou la position du pivot sont corrigées. Le dispositif reste limité à des objets très légers, comme des gommes ou des boules de papier. Il ne sert ni à peser précisément ni à soulever des aliments. Les 7-12 ans peuvent mesurer les fils, nouer les suspentes et noter leurs comparaisons. L’adulte perce les trous, sécurise la baguette et vérifie que le support ne bascule pas. Une grande base dégagée rend les mouvements faciles à observer sans placer les mains sous les plateaux.
Fiche pratique du tutoriel
| Âge conseillé | 7-12 ans |
|---|---|
| Temps actif | 55 à 70 minutes |
| Séchage ou attente | 30 minutes |
| Difficulté | Intermédiaire |
| Budget | Moins de 6 euros |
| Aide adulte | Perçage du support, nœuds et contrôle du pivot |
Matériel nécessaire
- 1 baguette de 30 cm baguette en bois légère. Alternative : une règle en bois sans arête abîmée
- 2 gobelets identiques de 20 cl gobelets en carton. Alternative : deux petites barquettes en papier de même format
- 4 brins de 35 cm et 1 brin de 20 cm ficelle de coton. Alternative : du ruban textile étroit non extensible
- 1 montant avec base de 30 × 20 cm support vertical en carton renforcé. Alternative : une boîte rigide lestée par des livres posés à l’extérieur
- 1 crayon rond servant d’axe. Alternative : un tube de papier roulé serré autour d’une paille en carton
- 40 cm ruban adhésif papier. Alternative : des bandes de kraft encollées
- 6 gommes ou boules de papier objets légers à comparer. Alternative : de grands bouchons propres, adaptés aux 7 ans et plus
Étape 1 — Préparer deux plateaux identiques
L’adulte perce deux trous opposés près du bord de chaque gobelet. Passez un brin de ficelle dans chaque trou et nouez-le à l’extérieur. Les quatre brins doivent mesurer exactement la même longueur entre le nœud et leur extrémité libre. Posez les gobelets côte à côte et tirez les fils vers le haut pour comparer. Un trou trop bas ou une ficelle plus courte incline déjà le plateau. Renforcez chaque zone percée avec un petit carré de ruban papier. Réunissez les deux brins de chaque gobelet au-dessus de son centre et soulevez-le vide. Le bord doit rester à peu près horizontal ; s’il penche, comparez d’abord les longueurs entre le nœud et le trou avant de déplacer quoi que ce soit. Coupez les extrémités trop longues à deux centimètres du nœud pour qu’elles ne s’accrochent pas au support.
Étape 2 — Former la baguette équilibrée
Marquez le centre exact de la baguette, puis deux points d’accrochage à dix centimètres de part et d’autre. Nouez les deux ficelles d’un même gobelet ensemble sur chaque repère latéral, sans les croiser. Suspendez provisoirement la baguette par son centre entre deux doigts adultes. Les plateaux doivent pendre librement sans toucher la baguette. Déplacez seulement un nœud latéral si un gobelet tourne sur lui-même. Placez les nœuds latéraux à distance identique des extrémités de la baguette, mesurée à la règle. Une différence de quelques millimètres suffit à créer un bras plus long. Entourez chaque point d’accrochage d’une petite bande de ruban papier afin que les ficelles ne coulissent pas pendant les comparaisons, tout en gardant le centre de la baguette visible.
Étape 3 — Construire le support et le pivot
Collez deux montants de carton renforcé sur une base large et laissez entre eux un passage pour la baguette. L’adulte perce les montants à la même hauteur et y fait traverser le crayon rond servant d’axe. Posez le centre de la baguette sur cet axe avec une petite boucle de ficelle, suffisamment lâche pour basculer. Les plateaux doivent rester au-dessus de la base à leur position la plus basse, sans toucher les montants. Renforcez le pied de chaque montant avec deux triangles orientés dans des sens opposés. Avant d’installer la baguette, poussez doucement le haut du support : la base ne doit pas se soulever. Le crayon servant d’axe reste captif grâce à deux larges butées en carton placées à l’extérieur, afin qu’aucune pointe ni extrémité libre ne dépasse vers l’enfant.
Étape 4 — Effectuer la mise à zéro
Laissez les deux gobelets vides et attendez que les oscillations cessent. Si la baguette n’est pas horizontale, faites coulisser très légèrement la boucle centrale vers le côté qui monte, puis observez de nouveau. Ne rajoutez pas un poids caché. Tracez un petit repère sur la boucle lorsqu’une position neutre est obtenue. Soulevez ensuite chaque plateau d’un centimètre et relâchez-le pour vérifier qu’il revient librement sans frotter contre le support. Observez la baguette de face à hauteur du repère central, car une vue plongeante masque une petite inclinaison. Corrigez d’abord les ficelles torsadées et les gobelets qui touchent le montant avant d’agir sur la boucle. Une fois l’horizontale obtenue, marquez la position du pivot et ne la modifiez plus pendant toute la série de comparaisons.
Étape 5 — Comparer des objets très légers
Placez une gomme dans un plateau et une boule de papier dans l’autre, puis retirez vos mains. Attendez l’arrêt avant de nommer seulement le côté descendu. Ajoutez ou retirez un objet sans dépasser trois éléments par gobelet. Pour comparer équitablement plusieurs objets, remettez les plateaux à zéro entre deux essais et conservez la même position du pivot. Notez les résultats sur une feuille séparée ; cette balance indique un ordre de masse, pas une valeur en grammes. Déposez les objets au centre des gobelets, jamais sur leur bord, pour éviter qu’ils ne basculent sans différence réelle de masse. Demandez une prédiction avant chaque essai puis attendez l’immobilité de la baguette. Retirez simultanément les deux contenus à la fin et vérifiez que la balance revient près de son repère zéro avant la comparaison suivante.
Erreurs fréquentes et solutions
Un plateau vide reste plus bas que l’autre.
Mesurez les quatre ficelles depuis le bord du gobelet jusqu’à la baguette, puis vérifiez le centre du pivot. Corrigez une seule cause à la fois et recommencez la mise à zéro sans ajouter de contrepoids invisible.
La baguette frotte sur un montant.
Élargissez l’écartement des montants ou recentrez la boucle sur l’axe. La baguette doit pouvoir s’incliner de quelques centimètres sans heurter le carton ni coincer les ficelles.
Les gobelets oscillent et se retournent.
Raccourcissez légèrement les quatre brins de manière identique et placez les objets au fond, au centre. Un objet trop haut ou posé sur le bord déplace le centre de gravité et fait tourner le plateau.
Variantes selon l'âge et le groupe
Pour découvrir les équivalences
Cherchez combien de grandes boules de papier équilibrent une gomme, sans dépasser la capacité légère des gobelets.
Avec des 10-12 ans
Réalisez trois comparaisons répétées et distinguez un résultat stable d’une inclinaison trop faible pour être interprétée.
En groupe
Un enfant dépose les objets, un autre attend l’arrêt complet et un troisième consigne le côté descendu ; les rôles tournent après chaque comparaison.
Comment utiliser la création terminée ?
Organisez un classement de quatre objets légers du moins massif au plus massif. L’enfant commence par une hypothèse, compare les objets deux à deux, puis réordonne sa liste selon les inclinaisons réellement observées. La balance reste sur une table centrale et n’est jamais transportée chargée. Après la séance, retirez les objets, contrôlez les ficelles et rangez les gobelets sans les écraser afin de conserver la mise à zéro.
Questions fréquentes
Pourquoi les deux gobelets doivent-ils être identiques ?
Une différence de forme ou de masse ferait pencher la balance avant même l’ajout des objets. Des plateaux identiques et des ficelles égales simplifient la mise à zéro et rendent la comparaison plus compréhensible.
Comment savoir si la balance est correctement mise à zéro ?
Les plateaux vides doivent se stabiliser à la même hauteur et la baguette doit revenir près de l’horizontale après une petite impulsion. Si elle frotte ou reste bloquée, le réglage du pivot n’est pas terminé.
Cette balance peut-elle donner une masse en grammes ?
Non. Sans masses étalons ni graduation calibrée, elle indique seulement quel côté semble plus lourd ou si deux charges s’équilibrent. Présentez-la comme un outil de comparaison qualitative, pas comme un instrument de mesure précis.
Quels objets éviter dans les plateaux ?
Écartez pierres, verre, piles, liquides, nourriture et tout objet lourd pouvant rompre une ficelle. Choisissez des gommes, grandes boules de papier ou bouchons propres, toujours adaptés à l’âge des enfants présents.
