Fonctionnement du savoir

Le professeur débute le thème en suscitant des interprétations au niveau relationnel entre objets/évènements et théorie/modèle par le moyen d'une question qu'il pose: il s'agit de trouver les forces qui s'exercent sur un corps se déplaçant à vitesse constante dans le vide. Un élève évoque la force de frottement et celle exercée par la Terre, mettant ainsi implicitement en jeu les deux facettes du groupe "force-interaction" relatives au contact et à la Terre. Le professeur critique alors la réponse en niant l'absence de contact avec l'air et de force gravitationnelle et définissant le phénomène du vide comme une absence d'air et de matière. Une première conclusion tirée alors par les élèves est l'absence de forces qui mène à une argumentation entre élèves: un élève considère qu'il ne peut pas y avoir déplacement sans force et un autre propose une force exercée par le corps sur lui-même; le professeur définit alors l'action: "une action mécanique ne peut pas s'exercer par un corps sur lui-même mais par un corps sur un autre". Pour renforcer le statut de cette définition il demande à une élève de se mettre à côté de lui et d'essayer de se déplacer sans utiliser les objets qui l'entourent (sol ou autres), en guise de monstration, et d'imaginer ensuite un moyen de le faire dans le vide. On observe alors une série de prédictions de la part de plusieurs élèves, surtout au niveau des objets/évènements, proposant des objets qui peuvent causer le déplacement et qui sont considérés par le professeur comme des agents extérieurs au corps, pour conclure que "un corps ne peut pas agir sur lui-même car toujours dans le cas de l’action on a deux corps, un agent qui agit et le corps où il y a l'action". Un élève suscite ensuite une explication pour comprendre pourquoi le corps bouge dans l'espace et le débat est relancé par le professeur : "la question maintenant posée, s'il y a un corps en mouvement est-ce que c'est possible qu'il y a un corps en mouvement sans qu'il y ait une force?". Une élève construit une interprétation logique (pour que B existe il faut que A existe; si A n'existe pas donc B n'existe pas) et argumentée "mais pour faire une force il faut qu'il y ait un autre corps, il n'y a pas un autre corps pour faire une force donc il n'y a pas de force" mais son interprétation ne convainc pas un élève qui se pose encore la question "mais pourquoi il y a mouvement?". Le professeur suppose alors l'hypothèse faite par un élève de l'existence d'une force vraie.

Partant de cette hypothèse, le professeur suscite de nouveau des interprétations, au niveau de la théorie cette fois, afin de poser des hypothèses sur la relation force-vitesse et force-accélération mais ne revient jamais sur l’hypothèse qu’il a supposée vraie pour la valider ou non. C'est alors que les facettes cinématiques des groupes "mouvement", "accélération" et "variation de vitesse" sont mises en jeu ainsi que celles des groupes reliant le concept de force à ces différents concepts et qui sont nouvellement introduites. Les différentes interprétations des élèves mènent le professeur à poser deux hypothèses traduisant les différences des idées des élèves: la 1ère suppose que la force est constante si l'accélération est constante et la 2ème que la force est constante si la vitesse est constante. Un élève, pour renforcer son hypothèse (la 1ère) donne un exemple concret: lorsqu'on lâche un objet sa vitesse augmente alors qu'il n'est soumis qu'à une force constante, son poids. Cette interprétation de l'élève permet au professeur de pouvoir facilement juger de la bonne hypothèse, la 2ème, et montrer l'évolution de la théorie scientifique de la 1ère hypothèse à la 2ème (dernière facette fonctionnement du savoir) : "par suite voilà la vraie hypothèse, mais faites attention, on a la tendance de réfléchir avec cette hypothèse car d'Aristote jusqu'à Galilée on a cette hypothèse que si on a un mouvement uniforme donc il y a une force constanteet puis Newton ils ont trouvé que si la force est constante l'accélération est constante".