Fonctionnement du savoir

Avant que les élèves ne commencent à travailler au tableau, le professeur fait une remarque à toute la classe concernant la notation des forces, il insiste sur le fait de noter la force "force exercée par X sur Y" et non pas par le nom du système qui exerce la force : "quand on vous demande la liste des forces et que vous écrivez la Terre c’est faux même si votre idée est bonne hein " et demande aux élèves de corriger sur leurs cahiers.

Les élèves au tableau interprètent les situations au niveau relationnel entre objets/évènements et théorie/modèle, en termes de forces (bilan des forces) et effectuent ensuite des opérations formelles en les représentant. Les facettes du groupe force-interaction sont alors implicitement mises en jeu lorsque les élèves mettent la force exercée par la Terre et celles exercées par les objets qui sont en contact avec le médecine-ball. La facette concernant la force de contact est introduite implicitement pour la première fois, incorporée au bilan des forces et celle concernant le vecteur force exercée par la Terre l’est aussi mais incorporée aux représentations (les élèves représentent ce vecteur vers le bas mais la facette n’est pas verbalisée). L’introduction de ces deux facettes se fait donc par le biais des interprétations et des opérations formelles et non pas par des définitions. Il est à noter que la classe n’utilise presque pas dans ce thème le mot poids mais la formulation force exercée par la Terre sur un objet.

Après que les élèves aient fini d'écrire au tableau, le professeur fait une remarque par rapport à la force exercée par l'air, il laisse aux élèves le choix de la mettre ou non mais leur demande d'être cohérents, s'ils la mettent dans un cas il faut la mettre dans tous les autres. Il rappelle cette remarque pendant la correction de chaque phase du mouvement. Il énonce explicitement la facette qui donne le sens de la force exercée par l’air après que celle-ci ait été implicitement mise en œuvre quand les élèves ont représenté cette force.

Le professeur corrige le sens de la force exercée par la main lors du lancer, elle doit être vers le haut ; la facette « la force a un sens » qui était implicitement mise en œuvre dans les représentations des vecteurs forces par les élèves, l’est à ce moment d’une façon explicite par le professeur. Le professeur ne justifie pas le fait que l’action soit vers le haut mais dit que la réflexion a déjà été faite dans la séance précédente "on l’a écrit mardi et on s’est posé la question et on l’a écrit et je crois même qu’au lancer ça ne vous a pas posé de problème dans l’ensemble". Une autre erreur est corrigée par le professeur concernant la représentation de deux forces de même sens. Alors que l'élève a représenté l'une verticale et l'autre formant un angle avec elle, le professeur définit une nouvelle règle introduisant ainsi une nouvelle facette en classe entière "lorsque deux forces exercées sur un objet ont le même sens on les représente l'une à côté de l'autre". Une 3ème remarque est donnée par le professeur concernant la longueur des vecteurs de même sens qui représentent la force exercée par la Terre et celle exercée par l'air. Le professeur propose de ne pas les dessiner de même longueur puisqu'il n'y a pas de raison qu'il en soit ainsi sans expliquer plus; l'explication vient d'une élève "on a dit qu'elle était très petite elle n'avait pas d'importance (la force exercée par l'air)" pour justifier le fait que la force exercée par l'air soit plus petite que celle exercée par la Terre et le professeur ajoute "l’action de l’air on a hésité à la dessiner donc on peut pas la faire plus grande que les autres".

Pour la compensation ou non des forces, un élève énonce la facette "si plusieurs forces colinéaires se compensent, la somme des forces dans une direction est égale à la somme des forces dans l'autre direction". Pour la phase de montée, trois élèves donnent une réponse considérant que les forces ne se compensent pas sinon le médecine-ball ne monterait pas mais resterait au repos. Le professeur juge cette interprétation comme reposant sur l'intuition et remet à plus tard l'explication physique "c’est une intuition on n’est pas sûr qu’on a raison il faudra en reparler" ; il reprend ensuite: "a priori on peut se dire puisqu’il y a un mouvement vers le haut c’est sûrement que la force qui la force exercée vers le haut est plus importante que les autres bon c’est un a priori", utilisant deux mots qui relèvent une contradiction, "a priori" et "sûrement". Pour la phase de montée un élève interprète la situation par le fait que les forces ne se compensent pas puisqu'elles sont toutes les deux vers le bas. Plus tard pour la phase de descente, plusieurs élèves considèrent que la somme des forces est dans le sens du mouvement, donc vers le bas. Le professeur essaie de faire un lien avec la variation de la vitesse "je dirais le mouvement est vers le bas et la vitesse augmente parce que quand même pour que la vitesse augmente eh ben peut-être qu’effectivement il faut que la force exercée vers le bas soit plus grande on reparlera de ça dans un chapitre bientôt parce que c'est pas si simple". Le débat reprend pour la phase de rattrapage et le professeur laisse le débat ouvert puisque la classe n'a pas d'outil théorique pour répondre à cette question: "ce qu’on peut dire c’est que c’est pas simple et qu’on n'a pas pour le moment d’outils pour répondre à ça sinon votre intuition".

Cette correction est caractérisée par la présence de nombreuses règles (définition et opérations formelle) et surtout de nombreuses interprétations. Cet excès d'interprétations vient du débat mené à plusieurs reprises concernant la compensation ou non des forces, auquel plusieurs élèves ont participé.