Dans la classe 2

Les thèmes 2, 3, 5, 6, 11, 13, 14, 19 et 26 sont concernés.

Dans le thème 2 (Travail d’une force constante en déplacement), l’ensemble conceptuel principal est le travail mécanique, le « système » est seulement évoqué en utilisant les termes comme « système qui reçoit ou qui fournit de l’énergie ».

Les thèmes 3, 5, 6 et 11 sont ceux où l’étude du « travail mécanique » prédomine. C’est seulement dans les thèmes 5 (Travail des forces s’exerçant sur un pendule simple (objet + fil)) et 11 (Travail des forces qui s’exercent sur un pendule élastique (ressort + objet)) où il est accompagné respectivement par « énergie » et « processus de modélisation et fonctionnement de la physique ». Ce dernier est évoqué lors de la correction d’un exercice, l’enseignant revenant sur le fonctionnement du physicien qui, en interprétant, utilise un modèle. Il clôture l’exercice en exhortant les élèves à toujours utiliser la définition du travail. Le thème 3 (Expression du travail du poids d’un solide en déplacement en fonction de la variation de l’altitude) est le prolongement d’un cours magistral où la classe applique l’expression du travail sur un déplacement quelconque en utilisant le poids comme une force conservative. Les autres thèmes sont des exercices d’application de l’expression du travail d’une force en déplacement avec comme champs d’applications, pendule simple (th 5) et pendule élastique avec déplacement vertical (th 11).

L’ensemble conceptuel « forme d’énergie stockée » est l’objet d’étude principal dans les thèmes 13, 14 et 19. Dans le thème 13 (Energie cinétique), il s’agit de l’étude de l’énergie cinétique pour laquelle la classe utilise le travail du poids lorsque la bille lâchée sans vitesse initiale se trouve à une autre position inférieure à celle du point de départ. Dans le thème 14 (Moment d’inertie d’un solide en mouvement de rotation autour d’un axe fixe), il s’agit du prolongement du cours magistral débuté dans le thème 13. La classe s’intéresse maintenant à la définition et à l’expression de l’énergie cinétique pour un système en mouvement de rotation. Elle donne ainsi l’expression de quelques moments d’inertie de corps simples qui entrent en jeu dans la formule de l’énergie cinétique de l’objet en mouvement de rotation. Dans le thème 19 (Détermination de la constante dans l’expression de l’énergie potentielle en fonction des choix de l’état de référence et de l’origine des altitudes), la classe utilise l’expression (Ep = mgz +cte) de l’énergie potentielle de pesanteur pour déterminer l’énergie stockée par un objet dans différents niveaux. La détermination de la constante a pris la majeure partie de la durée de cette correction. Durant cette celle-ci, un élève soulève un problème concernant la relation entre la variation de l’énergie potentielle et le travail du poids. Voilà il le pose : « le travail du poids n’est pas égal à l’énergie potentielle ». C’est ce qui amène l’évocation dans cette correction de la relation entre la variation de l’énergie potentielle et le travail du poids. L’ensemble conceptuel évoqué concerne le fonctionnement du physicien. Il provient de l’explication de la détermination de la constante dans la formule. L’enseignant convoque le physicien qui, pour déterminer celle-ci, doit toujours choisir un état de référence.

L’ensemble conceptuel « conservation de l’énergie » est présent dans les thème 25 et 26. Dans le thème 25(Calcul de l’énergie cinétique et de la vitesse d’un solide à une altitude donnée), il est accompagné par l’ensemble conceptuel « processus de modélisation et fonctionnement de la physique ». Il s’agit dans ce même thème, d’une application de la conservation de l’énergie mécanique pour trouver la vitesse d’un solide se trouvant à une altitude donnée. Dans ce cas les élèves soulèvent la question de l’utilisation du théorème de l’énergie cinétique. L’enseignant insiste sur le fait qu’on applique maintenant le modèle de la conservation liée à l’énergie mécanique et non celui lié à l’énergie cinétique qui a été l’objet d’étude dans les séances précédentes, il souligne que les deux peuvent être utilisés, mais dans ce cas à l’étude, c’est l’énergie mécanique qui est appliquée.

L’ensemble conceptuel « changement de forme d’énergie » est utilisé dans le thème 26 (Transformation d’énergie au sein d’un système isolé), il n’est pas accompagné par un autre. Il s’agit d’un exercice d’application concernant un solide qui glisse sur un plan incliné + un ressort accroché au bas de la pente. La classe identifie les transformations d’énergie entre deux phases du mouvement du solide, avant que le solide ne touche le ressort puis, entre l’instant où il touche le ressort et l’instant où il s’immobilise au bas de la pente du plan incliné.