ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

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

Exercice 15: La fusée (DS3)

 
Une fusée décolle verticalement de la surface de la Terre. A une faible altitude, elle coupe ses moteurs et continue à monter.
La série des encadrés ci-dessous propose une analyse de la situation du point de vue de la mécanique. Pour chacun des encadrés, cochez la proposition qui vous semble la plus correcte. Justifiez votre choix pour le dernier encadré.



Justification du choix pour le dernier encadré :
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But: La fusée (DS3)

Le but de cet exercice est de vérifier que les élèves peuvent passer d'une situation physique où les forces ne se compensent pas à une information sur le mouvement en utilisant les lois de la mécanique.

Compétences testées dans cet exercice :
Faire un inventaire des forces exercées sur un système.
Connaître et savoir utiliser les quatre énoncés communément admis comme étant le principe d’inertie :
· Si un système est immobile ou s'il est en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire si sa vitesse et sa direction ne varient pas), alors les forces qui s'exercent sur le système se compensent.
· Si les forces qui s'exercent sur un système se compensent, alors le système est immobile ou est en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire que sa vitesse et sa direction ne varient pas).
· Si un système n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire si sa vitesse et/ou sa direction varient), alors les forces qui s'exercent sur le système ne se compensent pas.
· Inversement, si les forces qui s'exercent sur un système ne se compensent pas, alors le système n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire que sa vitesse et/ou sa direction varient).
Étendre l’application du principe d’inertie aux directions  horizontale et verticale. Notion de vitesse horizontale et verticale.

Savoir: La fusée (DS3)

L'intérêt de cet exercice est de proposer un raisonnement un peu différent de ce qui est proposé d'habitude. En effet, la plupart des problèmes mettant en jeu les lois de la mécanique font passer d'une information sur le mouvement à une information sur la compensation des forces. Dans le cas de cet exercice, on part des forces qui s'exercent sur la fusée, on en déduit que les forces ne se compensent pas (car il y a seulement deux forces exercées et qu'elles sont vers le bas) et on en déduit que la vitesse et/ou la direction varie.

Le risque d'un tel exercice est qu'une erreur au moment de l'identification des forces (et la présence en particulier d'une force "motrice" qui permet à la fusée de monter) va empêcher les élèves de répondre correctement aux autres questions.
Puisque les élèves sont habitués au raisonnement inverse et qu'il est assez facile de prévoir (par expérience) que la fusée va continuer à montre en ralentissant, on peut aussi imaginer que certains élèves réponde à cet exercice "de bas en haut". Cela générera probablement une erreur dans le choix de la loi et sera éventuellement visible dans la justification du choix de la case dans le dernier encadré.

Comportement des élèves: La fusée (DS3)


Cet exercice présente un raisonnement assez inhabituel. On part de l'identification des forces. On déduit ensuite des caractéristiques de ces forces (deux forces verticales vers le bas) qu'elles ne se compensent pas. En utilisant les lois de la mécanique, on en conclut que soit la vitesse, soit la direction varie.

Les élèves ne sont pas habitués à utiliser les lois qui commencent par "Si les forces...". Nous avons ici choisi un extrait d'entretien qui montre un élève qui a effectué le raisonnement habituel : il est parti de l'observation et de son intuition pour déduire que la fusée allait ralentir dès lors que les moteurs étaient coupés. Il a pu ainsi "remonter" jusqu'aux forces.

Vidéo

Corrigé: La fusée (DS3)



Justification du dernier encadré:
"On a déduit du fait que les forces ne se compensait pas que la vitesse et/ou la direction variait. Or horizontalement les forces se compensent. Le mouvement reste donc vertical et la direction ne varie pas. C'est donc la vitesse qui varie, elle ne peut pas être constante. Par élimination la fusée ralentit."

Exercice n° 15: La fusée (DS3)


(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

J : les forces qui s’exercent ne se compensent pas et comme en fait là j’ai j’avais pris euh la réponse là pour aller là en fait (son doigt se déplace de bas en haut sur la feuille)
I : hm hm
J : alors que je devais faire l’inverse que je devais prendre plutôt que les forces se compensent pas et en déduire que que le mouvement était ralenti
I : et t’as fait comme ça quand t’as coché t’as coché celle-là puis celle-là (1er encadré) puis celle-là (3ème encadré) puis celle là (2ème encadré) ou
J : non celle-là (1er encadré) celle-là (2ème encadré) celle là (3ème encadré) j’ai fait comme ça
I : d’accord et celle-là (2ème encadré) comment t’as fait pour la cocher pour savoir
J : mais disons que à partir du moment où j’ai mis ça pour moi tout le raisonnement il était fait dans ma tête quoi
I : ouais et t’étais passé par le mouvement par le fait qu’elle ralentissait
J : voilà j’ai pff j’ai fait comme j’avais l’habitude de faire quoi
I : d’accord
J : le même raisonnement