3.1.1. Passage du mouvement aux forces

Dans l’exercice 1 du test 3, on a proposé aux élèves quatre situations (une pierre suspendue à un élastique qui est en mouvement rectiligne non uniforme vers le haut, un enfant immobile debout sur le sol, un palet attaché à un fil en mouvement circulaire sur la glace, une voiture tirée par une dépanneuse en mouvement rectiligne uniforme). On demande aux élèves de dire si les forces qui s’exercent sur les systèmes pierre, enfant, palet et voiture se compensent.

Voici les résultats obtenus à partir de l’analyse des réponses écrites :

• 68 élèves (sur 90, soit 75,5%) ont répondu correctement à toutes les questions ;
• 15 élèves (soit 17%) ont répondu correctement à trois de ces questions parmi lesquels 7 se sont trompés uniquement dans la 3ème colonne (palet en mouvement circulaire) et 6 se sont trompés uniquement dans la 4ème colonne (voiture en mouvement rectiligne uniforme) ;
• 5 élèves (soit 5,5%) ont répondu correctement à deux de ces questions et se sont trompés dans la 3ème colonne et la 4ème colonne ;
• 2 élèves (soit 2%) n’ont répondu correctement à aucune de ces questions.

Pour les justifications utilisées pour répondre à la question « les forces se compensent-elles ? », le Tableau 11-17 présente les principales catégories trouvées et le nombre d’élèves se trouvant dans chacune de ces catégories pour les 4 colonnes.

Tableau 11-17. Répartition des justifications des élèves à la question 1 de l’exercice 1 selon les principales catégories.

	pierre (rect. non unif.)	enfant (immobile)	palet (circulaire)	voiture (rect. unif)
lien correct entre mouvement et forces	68/88	85/90	66/86	71/89
lien incorrect entre mouvement et forces	15/88	0/90	18/86	6/89
confusion principe des actions réciproques	1/88	2/90	2/86	1/89

Il semble donc que la majorité des élèves donne la bonne réponse pour une raison acceptable du point de vue de la physique. Si on fait un croisement pour ces justifications, on voit que 53 élèves sur 90 ont donné une justification correcte dans les quatre situations et 19 élèves ont donné une justification correcte dans trois situations sur quatre.

Il est donc intéressant de regarder le comportement en entretien d’une élève qui a donné la bonne réponse pour toutes les justifications. Nous avons analysé pour ce test les entretiens menés avec Claire, Julien et Louise.

Lors de son entretien, Claire qui avait donné des réponses mettant en jeu un lien correct entre force et mouvement détaille un peu sa pensée :

‘« j’ai voulu juste dire qu’il y avait pas un mouvement rectiligne uniforme donc c’est et vu que dans l’autre mais j’ai pas précisé que c’était un mouvement accéléré et vu que dans l’autre même si c’est un circulaire il avait quand même pas un mouvement rectiligne uniforme aussi donc c’est pour ça »’

‘Elle fait bien le parallèle entre les colonnes 1 et 3 qui présentent des mouvements qui ne sont pas rectiligne uniforme. Elle semble donc bien séparer d’un côté l’immobilité et le mouvement rectiligne uniforme et de l’autre côté les mouvements différents de rectiligne uniforme, ce qui est le critère pertinent du point de vue de la physique pour savoir si les forces se compensent.’

‘Dans le cas de cette élève, l’analyse des réponses à l’ensemble des quatre situations est un bon indicateur de l’acquisition des lois de la mécanique pour passer du mouvement aux forces. On peut donc penser que pour les 53 élèves qui ont justifié correctement dans les quatre colonnes, le passage de la caractérisation du mouvement à la compensation des forces est acquis.’