3.2. Le principe des actions réciproques

Dans l’exercice 1 présenté plus haut (quatre situations), on demande aussi aux élèves d’appliquer le principe des actions réciproques. Cela nous permet de voir l’influence de la situation sur l’application du principe et déceler une éventuelle confusion entre le principe des actions réciproques et les lois de la mécanique. Cet exercice peut avoir une fonction formative pour l’élève qui réaliserait la différence entre les deux lois : une loi qui s’applique indépendamment du mouvement (principe des actions réciproques) et une loi qui s’applique en fonction du mouvement (loi de la mécanique).

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

42 élèves (sur 90, soit 47%) ont répondu correctement à toutes les questions (comparaison de la force exercée par A sur B et la force exercée par B sur A) ;
4 élèves (soit 4%) ont répondu correctement à trois de ces questions parmi lesquels 3 se sont trompés uniquement dans la 1ère colonne (pierre élastique, mouvement rectiligne non uniforme) ;
31 élèves (soit 34%) ont répondu correctement à deux de ces questions et se sont trompés dans la 1ère colonne (mouvement rectiligne non uniforme) et la 3ème colonne (mouvement circulaire uniforme) ;
12 élèves (soit 13%) ont répondu correctement uniquement dans le cas de l’immobilité.

Le Tableau 11-18 présente les principales catégories trouvées et le nombre des réponses d’élèves dans chacune de ces catégories pour les justifications utilisées pour la question « comparer la force exercée par le système 1 sur le système 2 et la force exercée par le système 2 sur le système 1 ».

Tableau 11-18. Répartition des justifications des élèves à la question 2 de l’exercice 1 selon les principales catégories.
	pierre (rect. non unif.)	enfant (immobile)	palet (circulaire)	voiture (rect. unif)
« principe des actions réciproques »	41/80	47/85	38/72	45/83
« principe d’inertie », influence du mouvement	12/80	36/85	14/72	24/83
influence de celui qui agit sur l’autre	20/80	0/85	12/72	12/83
influence de la masse ou de la force	4/80	1/85	2/72	0/83

On remarque d’ailleurs que, pour les colonnes 1 et 2, celui qui agit sur l’autre varie d’un élève à l’autre (l’élastique fait bouger la pierre ou la pierre fait bouger l’élastique ; le fil fait bouger le palet ou le palet fait bouger le fil).

On voit par l’analyse des réponses écrites que les élèves réussissent cette question moyennement et que beaucoup d’entre eux font intervenir le mouvement (ou une caractéristique de l’objet) pour comparer des forces réciproques.

Même si les entretiens n’apportent pas d’information supplémentaire, ces analyses confirment la difficulté du principe des actions réciproques. L’analyse de l’évolution des performances entre les tests 2 et 3 permet de discuter de la possibilité de son acquisition.