4.2.1. Force exercée par la Terre

Le Tableau 11-22 indique les performances des élèves sur les cinq questions du test 4 mettant en jeu la force exercée par la Terre (exercice 1 questions 4 et 6 : un oiseau vole dans les airs/un homme nage dans une piscine. la Terre exerce une force sur lui ; exercice 5 : faire la liste des forces qui s’exercent sur les systèmes étudiés : une caisse posée sur le sol, une caisse mise en mouvement par un homme, une voiture tirée par une dépanneuse, cf. énoncé pp.137 et suivantes).

• 310 élèves (sur 393, soit 78,9%) ont systématiquement indiqué la force exercée par la Terre ;
• 41 élèves (soit 10,4%) n’ont pas indiqué la force exercée par la Terre uniquement dans le cas d’un homme qui nage dans une piscine ;
• 16 élèves (soit 4,1%) n’ont pas indiqué la force exercée par la Terre dans le cas d’un objet pas en contact avec le sol (deux questions de l’exercice 1) ;
• 10 élèves n’ont jamais indiqué la force exercée par la Terre dans l’exercice 5 ;
• 1 seul élève n’a jamais indiqué la force exercée par la Terre.

‘L’analyse des justifications écrites pour cette question montre qu’environ 13% des élèves (51 sur 394) disent qu’il y a une force exercée par la Terre sur l’oiseau et donnent une justification en revenant à la manifestation de cette force (par exemple : ’ ‘« S’il n’y avait pas de force, l’oiseau n’aurait pas besoin de voler » ’ ‘ou ’ ‘« Si l’oiseau arrête de battre des ailes il tombe »’ ‘). Une grande partie des élèves (181 sur 394 soit 46%) donne une justification proche de ’ ‘« Il y a toujours une force »’ ‘. Nous avions remarqué dans notre étude préalable qu’au début de l’enseignement, les élèves avaient le plus souvent besoin de donner un sens à la force et de passer par une manifestation de cette force. Il semble donc que l’enseignement a provoqué chez les élèves un changement de justification de l’« existence » d’une force. Les situations pour lesquels certains élèves n’indiquent pas de force exercée par la Terre (oiseau dans les airs, homme dans piscine) peuvent laisser penser que ces élèves considèrent qu’il n’y a pas de manifestation de l’action de la Terre sur ces objets. Les entretiens peuvent nous permettre de vérifier si c’est le cas des élèves interviewés.’

On peut prendre l’exemple d’Arthur qui a répondu qu’il n’y avait pas de force exercée par la Terre dans le cas de l’oiseau dans les airs et de l’homme dans la piscine.

Voici sa justification écrite pour la question 1.4 (oiseau dans les airs) :

‘Faux, la Terre n’exerce pas de force sur l’oiseau qui est en train de voler car il vole, il plane, il reste dans les airs. Si on aurait dit que l’oiseau atterissait là, il y aurait une force exerce par la Terre.’

‘Voici le commentaire oral associé à cette réponse qu’Arthur nous a donné au moment de l’entretien :’

‘« il atterrit pas si il aurait atterri ça serait y aurait euh ben la Terre s’il aurait atterri ben la Terre elle aurait exercé k- une force tandis que là là il vole et y a pas de force qui le fait qui le fait descendre en fait » « si ils auraient précisé comme quoi il atterrissait il commençait à atterrir on aurait pu dire que y avait une force exercée par la Terre sur euh sur euh sur lui quoi sur l’oiseau »’

Lorsqu’on demande à l’élève s’il s’agit de la distance au sol ou du fait qu’il soit en train de descendre, voici ce que l’élève répond :

‘Interviewer : « c’est une question de distance à au sol ou quand tu dis il atterrit ou c’est le fait qui descende ou c’est »’ ‘Arthur : « le fait qu’il descende ouais qu’il soit que la Terre est enfin le fait descendre si ils avaient précisé mais comme là ils disent que l’oiseau il vole donc si il vole le y a pas de force exercée par la Terre sur euh sur lui quoi »’

‘On voit donc que pour cet élève, il doit y avoir une « manifestation visible de la force », c’est-à-dire que l’objet doit avoir un mouvement vers le bas pour que la Terre exerce une force sur lui.’