3.4. Analyse a priori de l’exercice

Cet exercice fait intervenir quatre situations de la vie quotidienne, avec des objets inanimés (élastique, pierre, palet, fil, voiture, dépanneuse) et un objet animé (enfant).

Les mouvements ont été choisis car ils représentent les cas caractéristiques présentés dans les lois de la mécanique :

• immobile ou rectiligne uniforme
• la vitesse et/ou la direction varient (respectivement non uniforme et circulaire)

Les questions posées aux élèves sont de deux types. Dans un premier temps, on leur demande si les forces qui s’exercent sur un système donné (qui est animé des mouvements cités ci-dessus) se compensent. Les élèves doivent pour cela utiliser les lois de la mécanique A1 et B1 du modèle.

Rappel :

A. 1. Si un système est immobile ou s'il est en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire si sa vitesse et sa direction ne varient pas), alors les forces qui s'exercent sur le système se compensent.
B. 1. Si un système n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire si sa vitesse et/ou sa direction varient), alors les forces qui s'exercent sur le système ne se compensent pas.

Ils peuvent ainsi répondre aux questions. Les justifications attendues sont donc ces lois.

Dans un deuxième temps, on demande aux élèves d’utiliser le principe des actions réciproques pour dire que, dans toutes les situations proposées, la force exercée par le système 1 sur le système 2 est de même intensité que la force exercée par le système 2 sur le système 1. Il y a donc pour cette question des informations non pertinentes dans la situation proposée (ce principe est indépendant de la nature des objets et de leur mouvement).

La mise en parallèle de ces deux questions peut avoir un aspect formatif puisque les élèves peuvent réaliser en répondant la différence entre ces deux lois :

• la première permet de faire le lien entre le mouvement et une caractéristique des forces ;
• la deuxième permet de faire le lien entre les caractéristiques de deux forces.