Force et interactions

La troisième loi de Newton (le principe des actions réciproques) n’est pas compatible avec les conceptions des élèves. Les élèves restent centrés sur les objets, leurs propriétés et/ou leurs fonctions.

On retrouve dans de nombreuses études (Lemeignan et Weil-Barais, 1993) l’idée des « objets actifs/passifs ». Un objet ne peut exercer une force que s’il est vivant, animé ou actif (un ressort) mais non passif (une table). Les objets « actifs » peuvent exercer une action sur les objets « passifs » et non l’inverse.

Maloney (1984) suppose que les élèves, lorsqu’ils sont confrontés à des situations où le principe des actions réciproques devrait s’appliquer, génèrent les règles suivantes : l’objet le plus grand exerce une force plus grande, ou plus fréquemment, l’objet qui ‘cause’ le mouvement de l’autre objet, exerce la force la plus grande car il sur-compense l’opposition de l’autre.

Les élèves utilisent la troisième loi de Newton pour expliquer l’équilibre d’un objet. Pour eux, les paires de forces de la troisième loi agissent sur le même objet (Terry et Jones 1986). Deux forces exercées sur le même objet, constituent, selon les élèves, une paire d’action-réaction dont souvent un des partenaires est le poids de l’objet (Viennot 1989, Laurillard 1992). De plus certaines travaux montrent que les forces se transmettent par l’intermédiaire des objets. Ils peuvent tracer des forces en considérant qu’elles s’exercent d’un objet sur un autre par l’intermédiaire d’un troisième objet. Par exemple lorsque l’agent causal est l’homme qui, en poussant un premier objet, met en mouvement deux objets qui sont en contact.

Dans les phénomènes où intervient la gravitation, pour les élèves se pose le problème du rôle de l’air, de la pression atmosphérique (Watts, 1982). Les élèves ne formulent pas leurs explications en termes d’interaction Terre/objet.