Fonctionnement du savoir

Le professeur présente aux élèves un TP qui introduit le principe de l'inertie. Ce sous-thème constitue une sorte d'introduction consistant à la présentation par le professeur de quelques règles avant de lancer les élèves dans la réalisation de ce TP.

Il définit une 1ère règle de modélisation qu'il faut appliquer en réalisant le TP: la représentation de l'objet par son centre quand il s'agit de représenter les forces s'exerçant sur lui (1ère facette de représentation).

Il présente aux élèves son choix de ne pas s'occuper du diagramme système-interactions contrairement au livre (le diagramme système-interactions est une représentation des interactions entre un système et des objets ; les objets étant représentés par des bulles et les interactions par des flèches (voir dans annexe 2 le modèle des interactions). Il leur montre un diagramme fait dans le livre pour une voiture qui heurte un arbre, et l'interprète en termes d'interactions au niveau des objets/évènements.

Il commence une monstration de la procédure pour faire l’inventaire des forces à partir du cas d’une boule suspendue à un fil élastique. Il interprète la situation en termes de forces s'exerçant sur la boule: force exercée par la Terre et force exercée par le fil. Les facettes "quand un objet est en contact avec d’autres alors il exerce une force sur ces objets" et "la Terre exerce toujours une force sur les autres objets" sont alors implicitement mises en jeu. Le professeur catégorise ensuite ces forces en forces de contact ou à distance: la force exercée par la Terre est à distance car les objets tombent même s'il n'y a pas de contact, le contact n'est donc pas nécessaire pour qu'il y ait action, le professeur dit : "elle est à distance ça veut dire [Il prend en main un objet] qu’un objet va tomber il va être attiré par la Terre même s’il n’est pas posé sur la Terre même s’il n’y a pas contact" ; par contre la force exercée par le fil est de contact car s'il n'y a pas de contact il n'y a pas d'action : "P : là le fil s’il ne touche pas la boule il ne la retient pas" et la pour la première fois le lien entre contact et action/force est explicité, la facette contact est alors explicitement mise en jeu. Il définit ensuite une 2ème règle, procédurale cette fois: "pour faire l'inventaire des forces on commence par les forces à distance ensuite par les forces de contact", qu'il institutionnalise en l'écrivant au tableau. Les genres de forces à distance étant trois (facette action-inter), il faut repérer les forces de chaque genre et ensuite repérer les forces de contact. Il applique ensuite la procédure à suivre à l'exemple de la boule accrochée au fil (exemplification) et effectue une opération formelle en représentant la force exercée par la Terre sur le schéma, qui pour la première fois est représentée comme un vecteur vertical dirigé vers le bas ; la facette correspondante est donc incorporée à la représentation, introduite donc par une opération formelle qui suit une interprétation. Enfin, en réponse à la demande d'une élève, le professeur explicite la différence entre la Terre et le sol (dernière facette de force-interaction) par les effets de leurs actions, à partir de monstrations: il exécute lui-même les actions de marcher pour dire que le sol freine et soutient et de sauter pour dire que la Terre attire.

Les groupes de facettes sont reliés par le fait qu’ils constituent des étapes dans la procédure pour faire le bilan des forces et les représenter.