ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L’Univers en mouvement et le temps
  -  Seconde (Seconde (prog. 2010) )  -  Physique

Exercice 3: La fête foraine

 
Un enfant se rend à une fête foraine avec sa mère et veut faire un tour de manège. Sa mère l'installe dans une voiture du manège et va s'asseoir sur un banc à côté du manège. Le manège se met en route puis atteint au bout d'un tour une vitesse constante et la mère voit alors son enfant passer devant elle à des intervalles de temps réguliers.
On s'intéresse au mouvement de l'enfant.



Citez un point de l'enfant qui permet d'étudier son mouvement global :
................................................................................................................................


Remplir le tableau ci-dessous colonne par colonne.
Situation étudiée

Le premier tour où le manège se met en route.

Le premier tour où le manège se met en route.
Après un tour de manège.
Après un tour de manège.
Après un tour de manège.
Référentiel
Voiture du manège.
Le centre du manège.
Le centre du manège.
Un autre enfant sur le manège.
Sa maman.
La trajectoire du point représentant l'enfant est …

un point
une ligne droite
un cercle
autre :

un point
une ligne droite
un cercle
autre :
un point
une ligne droite
un cercle
autre :
un point
une ligne droite
un cercle
autre :
un point
une ligne droite
un cercle
autre :
La vitesse du point représentant l'enfant …
est nulle
est constante non nulle
augmente
diminue
est nulle
est constante non nulle
augmente
diminue
est nulle
est constante non nulle
augmente
diminue
est nulle
est constante non nulle
augmente
diminue
est nulle
est constante non nulle
augmente
diminue
Le mouvement du point représentant l'enfant est …
rectiligne uniforme
rectiligne non uniforme
circulaire uniforme
circulaire non uniforme
immobile
autre :
rectiligne uniforme
rectiligne non uniforme
circulaire uniforme
circulaire non uniforme
immobile
autre :
rectiligne uniforme
rectiligne non uniforme
circulaire uniforme
circulaire non uniforme
immobile
autre :
rectiligne uniforme
rectiligne non uniforme
circulaire uniforme
circulaire non uniforme
immobile
autre :
rectiligne uniforme
rectiligne non uniforme
circulaire uniforme
circulaire non uniforme
immobile
autre :

But: La fête foraine

Le but de cet exercice est de vérifier que les élèves arrivent à décrire les différentes composantes du mouvement (trajectoire, variation de vitesse et caractérisation du mouvement) dans différents référentiels.

Compétences testées dans cet exercice :
Question sur le choix du point.
Savoir choisir un point de l’objet pour décrire le mouvement de l’objet. Avoir conscience des avantages et des inconvénients de ce choix.
Il s'agit ici de prendre conscience qu'on va s'intéresser à un point de l'enfant et qu'on sera dans une situation de modélisation.

Tableau.
Décrire le mouvement d’un point dans deux référentiels différents.
Il s'agit ici de passer de la situation matérielle décrite en langue naturelle dans l'énoncé en utilisant éventuellement la photo (pour prendre conscience que le manège aura un mouvement circulaire) à la description des différentes composantes du mouvement dans des référentiels différents.

Savoir: La fête foraine

L'intérêt de cet exercice est de permettre de vérifier non seulement que els élèves savent décrire le mouvement d'un objet dans différents référentiels mais aussi de voir le lien qu'ils établissent entre la trajectoire, la variation de vitesse et le mouvement. Le tableau pourra alors se lire de deux façons :
- en ligne : il permet de voir la dépendance de chacune des composantes au référentiel ;
- en colonne : il permet de voir la cohérence entre les différentes composantes (si, par exemple, l'élève donne pour réponse "immobile" pour la caractérisation du mouvement, il faut qu'il donne également "point" pour la traectoire et "nulle" pour la vitesse).

On peut supposer que les deux colonnes où le référentiel est le centre du manège ne devraient pas poser de problème. On peut cependant imaginer que l'élève peut considérer qu'il est équivalent de considérer le référentiel "centre du manège" et le référentiel "manège" et ainsi dire que l'enfant est immobile dans ces deux cas.
Pour les trois autres colonnes, les référentiels "voiture" et "autre enfant sur le manège" sont équivalents. Ils correspondent aussi au référentiel "manège". Cependant, cette équivalence n'est pas évidente pur l'élève et celui-ci peut avoir des difficultés à "visualiser" le mouvement de l'enfant, plus particulièrement par rapport à un autre enfant sur le manège. Enfin, pour le référentiel "maman", la principale difficulté attendue est la confusion entre "référentiel" et "point de vue". En effet, le référentiel "maman" est équivalent au référentiel "Terre" et l'enfant a donc un mouvement circulaire uniforme dans le référentiel "maman". Cependant, depuis le banc, la mère ne va pas voir un cercle. ceci peut pousser l'élève à répondre "rectiline" ou "autre". De plus, le fait que le mouvement rectiligne soit systématiquement proposé peut faire penser à 'lélève qu'il faudra le choisir au moins une fois. C'est dans cette situation (cinquième colonne) que cet effet (que nous appelons effet de "contrat") nous semble le plus probable.

Comportement des élèves: La fête foraine

Cet exercice a posé problème à certains élèves car il leur demande de passer d'un référentiel à l'autre pour un mouvement donné. Ce mouvement n'est pas très simple puisqu'il s'agit d'un mouvement circulaire dans le référentiel terrestre. De plus, deux des référentiels proposés sont assez inhabituels pour l'élève :
- un autre enfant dans le manège (équivalent au référentiel manège pour le physicien mais pas nécessairement pour l'élève);
- la maman assise sur un banc (équivalent au référentiel terrestre pour le physicien mais pas nécessairement pour l'élève).
Le fait d'avoir indiqué des référentiels correspondant à des personnes peut inciter l'élève à se mettre à la place de cette personne et à imaginer ce que cette personne voit. Il y a alors confusion entre référentiel et point de vue, ce qui peut expliquer certaines erreurs.
Nous prenons ici l'exemple d'un élève qui fait une mauvaise analyse de la situation dans le cas du référentiel "un autre enfant sur le manège".
Vidéo

Corrigé: La fête foraine



Citez un point de l'enfant qui permet d'étudier son mouvement global :
Un point de l'endfant qui permet d'étudier son mouvement global peut être son centre de gravité, un point au centre de sa tête, un point de son ventre, etc.


Remplir le tableau ci-dessous colonne par colonne.
Situation étudiée

Le premier tour où le manège se met en route.

Le premier tour où le manège se met en route.
Après un tour de manège.
Après un tour de manège.
Après un tour de manège.
Référentiel
Voiture du manège.
Le centre du manège.
Le centre du manège.
Un autre enfant sur le manège.
Sa maman.
La trajectoire du point représentant l'enfant est …

un point

un cercle
 un cercle
un point
un cercle
La vitesse du point représentant l'enfant …
est nulle
augmente
est constante non nulleest nulle
est constante non nulle
Le mouvement du point représentant l'enfant est …
immobile
circulaire non uniforme
circulaire uniforme
immobile circulaire uniforme

Exercice n° 3: La fête foraine

Cet extrait permet d'illustrer la difficulté que peuvent ressentir les élèves au moment de la visualisation du mouvement, où ils passent tour à tour d'un référentiel à un autre. Ici, pour décrire le mouvement de l'enfant sur le manège par rapport à un autre enfant sur le manège, l'élève interviewé s'imagine ce qu'il verrait s'il était cet autre enfant. Il sait alors, parce qu'il voit le décor tourner et parce qu'il sait qu'il est sur un manège en train de tourner, que l'enfant décrit un cercle. Il fait une mauvaise utilisation de la notion de référentiel et considère un mouvement "absolu". Lorsqu'il s'agit de décrire la variation de vitesse de l'enfant, l'élève interviewé fait là encore une mauvaise utilisation de la notion de référentiel, mais dans une logique différente. Il affirme que puisque c'est le manège qui emmène l'enfant, on peut considérer que la vitesse de l'enfant est nulle. A aucun moment pour cet exemple il ne parle du mouvement de l'enfant par rapport à l'autre enfant sur le manège. Le fait de se placer dès le début dans le raisonnement "je me mets à la place de l'autre enfant sur le manège" semble l'inciter à prendre en compte d'autres informations.

(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

A : (lit à voix basse) alors après un tour de manège un autre enfant sur le manège ben là je j’ai mis un cercle parce que si on prend un autre par exemple s’il est en fait c’est l’enfant c’était dans le manège en fait c’est ça
I : l’enfant il est dans il est sur
A : il est dans le manège en fait c’est un autre enfant qui
I : ouais ouais qui est sur le manège aussi
A : parce que si on prend par exemple y a un enfant et moi par exemple je suis derrière si je prends l’enfant de derrière
I : ouais
A : on va voir que le mouvement il va faire que l’enfant il va faire ça il va tourner (fait un geste vers sa gauche avec sa main) en fait il va tourner circulairement si on voit que il va pas il va pas se déplacer en ligne droite
I : d’accord
I : voilà

I : alors là en fait je t’ai fait passé mais t’as mis que la vitesse elle était nulle est-ce que tu te souviens pourquoi
A : (Relit) euh ben parce qu’en fait j’ai mis euh parce qu’en fait si on le voit de devant
I : ouais
A : si on voit que le (fait un geste) le le comment je pourrais dire le mouvement en fait on voit qu’il est circulaire en fait euh l’enfant il est dans le manège donc c’est le manège qui emmène euh l’enfant
I : ouais
A : à faire le tour le mouvement circulaire
I : ouais
A : donc c’est pour ça que j’ai mis la vitesse elle était nulle
I : d'accord