Fonctionnement du savoir

Il s'agit dans cette activité d'interpréter une situation matérielle à l'aide des lois de la mécanique, au niveau relationnel donc entre objets/évènements et théorie/modèle. Il s'agit donc de pouvoir dire quelque chose sur les forces s'exerçant sur le système et ensuite de les représenter, de passer ainsi au registre des représentations. Les élèves possèdent le matériel expérimental et peuvent donc observer et sentir ce qui se passe quand la balle est lâchée afin de pouvoir interpréter la situation. L'élève au tableau interprète la situation par le fait que la force vers le haut est plus grande que la force qui est vers le bas. Le professeur critique son interprétation en s'appuyant sur la limite de prédiction des lois de Newton: "non les lois de la mécanique ne nous disent pas ça… ça le modèle il ne vous dit pas quelle est la plus grande hein". Le professeur suscite ensuite les autres élèves à interpréter la situation à l’aide du modèle. Certains font la même interprétation que l’élève qui est au tableau et un élève évoque un changement dans le mouvement ; le professeur s’appuie sur sa réponse et l’élabore pour préciser que ce changement se fait au niveau de la vitesse et non au niveau de la direction. Le professeur donne ensuite la réponse que l’élève écrit au tableau : les forces ne se compensent pas car la vitesse varie, elle passe de zéro à une certaine valeur ; la facette force-variation de la vitesse est alors explicitement mise en jeu. Le professeur insiste de nouveau sur la limite des lois de Newton: "les forces exercées sur la balle ne se compensent pas, les lois de la mécanique ne nous disent que ça", qui ne peuvent permettre de prédire que sur la compensation ou non des forces et que pour interpréter quelle force est la plus grande les élèves ne possèdent pour l'instant que leur intuition : "et après c'est avec votre intuition qui n'est pas toujours exacte qui va nous dire d'après moi c'est celle-ci qui est la plus grande". L'élève représente les forces au tableau (opération formelle). Il met en jeu implicitement dans la représentation, les facettes du groupe force-interaction ; ces facettes, entre autres celle du contact, sont donc incorporées aux représentations. L’élève ne représente pas une force exercée par la main donc il a l'air conscient que quand il n'y a plus contact entre la main et la balle la main n’exerce plus une force sur la balle ; d'ailleurs aucun élève ne parle de cette force, la relation entre contact et action/force semble donc mieux comprise que dans les thèmes précédents par les élèves et cette expérimentation faite peut avoir contribué à cette prise de conscience de l’absence de la force exercée par la main. L’élève au tableau représente intuitivement (puisqu’il ne possède pas un modèle sur lequel s’appuyer) la force exercée par l’eau plus grande que celle exercée par la Terre et le justifie par le fait que la balle monte et donc la force vers le haut doit être plus grande que celle vers le bas. Le professeur essaie de rendre le raisonnement de l'élève plus proche du raisonnement physique, même s’il ne reconnaît pas devant la classe qu’il en soit ainsi, en ajoutant le critère de la vitesse: "juste avant que je lâche la balle, la balle n'a pas de vitesse, si après sa valeur augmente c'est sans doute que la force exercée par l'eau a une plus grande valeur que la force exercée par la Terre". Il emploie un "sans doute" qui donne une certaine crédibilité à l'intuition qui était, juste il y a quelques minutes pour lui, "pas toujours exacte". Enfin, même si aucun élève ne mentionne la force exercée par la main, le professeur en parle pour être plus sûr peut être que les élèves ne mobilisent pas la conception qu'ils ont: "dès que la main ne touche plus la balle c’est fini il n’y a plus l’action de la main, là vous ne vous êtes pas trompé c’est bien mais vous ne vous trompez pas une autre fois". Il met explicitement en jeu donc la facette "quand un objet A n'est plus en contact avec l'objet B il n'exerce plus une force (action) sur lui" pour rendre plus clair aux élèves que quand il n'y a plus de contact il n'y a plus d'action.

La tâche épistémique principale présente dans ce thème est l’interprétation au niveau relationnel entre objets/évènements et théorie/modèle, accompagnée de descriptions.