6.4. Force exercée par l’air

La force exercée par l’air est tantôt prise en compte par la classe quand un objet est en mouvement et tantôt ne l’est pas. Il n’y a pas du tout un contrat clair là-dessus.

6.5. Représentations

La représentation des forces est introduite pour la première fois en classe (thème 3, séance 1) de façon très implicite, quand le professeur représente les forces s’exerçant sur le système étudié mais sans dire un mot sur cette représentation: aucune explication et aucun commentaire ne sont faits là-dessus. Le fait que la force est représentée par un vecteur et qu’elle ait des caractéristiques n’apparaît pas dans le discours du professeur. C’est après une coupure concernant les représentations et qui s’étend sur neuf thèmes que la force est définie comme modélisation de l’action et comme un vecteur ayant des caractéristiques (thème 5, séance 3). La représentation des forces est ensuite mise en jeu pour la première fois de façon formelle quand le professeur introduit quelques forces de contact standards (tension, réaction, etc.) et fait des interprétations avec la classe pour trouver les caractéristiques des forces et ensuite les représenter au tableau (thème 6, séance 3). La représentation des forces est ensuite mise en jeu pendant les deux séances qui suivent cette première mise en œuvre (dans 4 thèmes) et une fois dans les deux dernières séances, en lien avec le principe de l’inertie.

Les concepts de force de contact et à distance se trouvent le plus souvent liés au bilan des forces et rarement à la représentation des forces puisque la classe a l’habitude de faire toujours explicitement l’inventaire des forces avant de les représenter. En plus, dans la représentation des forces, il n’existe pas de symbole indiquant un contact ou non entre les objets ; cette représentation n’explicite pas la notion de contact. Donc la signification des représentations dans cette classe est essentiellement liée aux caractéristiques d’une force et leur compensation ou non.

La notation des forces dans cette classe consiste en général en une seule lettre (P, T, R, etc.) et leur nomination est en général standard (poids, tension, réaction, etc.). La nomination « force exercée par la Terre sur un objet » est rarement employée.

Par rapport à la direction des forces, la plupart des situations présentées mettent en jeu des forces verticales et la détermination de la direction ne pose pas problème en général.

Par rapport au sens des actions/forces, il est parfois déterminé par l’effet de l’action/force sur le système étudié (la Terre attire, la table empêche l’objet de s’enfoncer, etc.) et d’autres fois l’effet n’est pas mentionné.

Par rapport à l’origine des vecteurs force, il existe une certaine confusion ; les forces sont représentées à partir de points d’application différents : pour les forces de contact, l’origine est n’importe quel point de contact et pour les forces à distance, le centre de gravité. Quand l’objet est assimilé à un point, ceci ne pose pas problème (thème 5, séance 6) mais quand l’objet est représenté par un rectangle ou un cercle par exemple, ceci peut poser problème, on se retrouve dans ce cas avec plusieurs points desquels partent les forces (thème 2, séance 4) ; ceci peut poser problème ultérieurement et créer une confusion chez les élèves, surtout s’il s’agit d’additionner les forces. Le professeur ne représente pas souvent les objets par un point ; mais on peut noter que dans le thème 5 de la séance 6, l’énoncé de l’exercice imposait l’assimilation de la voiture à un point matériel.