La chaise La chaise
Dans cette séquence l'objectif était de mettre en évidence la notion de force nécessaire pour qu'un mouvement puisse avoir lieu sur un objet de la vie quotidienne. Il s'agissait de plus de remettre en exercice les compréhensions de la trajectoire d'un point dans ce mouvement, du sens de ce mouvement et des forces appliquées au point choisi.
L'objet: une chaise de classe.
Plusieurs types de trajectoires ont été définies par les enfants: lever la chaise vers le haut en la prenant avec les deux mains, basculer la chaise en la tenant par le haut du dossier (vers l'arrière), basculer la chaise sur le côté (en la tenant par le dossier).
Il a été choisi d'approfondir l'étude du mouvement de la chaise dans son basculement arrière:
Le schéma suivant montre la première interprétation d'une élève: Coralie
L'on remarquera dans un premier temps que l'interprétation de la force appliquée est bien dirigée vers l'arrière avec un tracé approximatif de la trajectoire d'un point médian du dossier( premier tracé rouge barré par l'élève). Après échanges oraux avec d'autres enfants de la classe, l'hypothèse de l'arc de cercle a été retenue, la distance du point choisi au point pied de la chaise ne changeant pas de longueur.
Les enfants ont donc formalisé le mouvement différemment en symbolisant la chaise. Cette fois-ci trois points particuliers ont été définis et ils ont représenté leur trajectoire: le pied droit de la chaise et un point du plateau (où l'on s'assoit), vers l'avant, comme le montre le croquis ci-dessus. Si les trajectoires sont bien perçues dans leur ensemble (arcs de cercle, bien centrés: pied immobile de la chaise), des erreurs apparaissent encore: le corps de la chaise (rectangle représentant l'assise et les pieds) n'a pas la même taille au départ et à l'arrivée. De plus la perpendicularité des plans n'est pas respectée, mais c'est déjà une étape de réussite dans la formalisation et la discussion à mener avec les enfants.
Les deux schémas qui suivent montrent ce travail de recherche de précision dans la réalisation de ces tracés.
Ce dernier atteignant la représentation la plus précise de toutes celles obtenues par les enfants de la classe.
Sur ces schémas, il apparaît également graphiquement une représentation de la force mise en jeu pour mettre la chaise en mouvement.
La première manipulation consistait (et chaque enfant l'a réalisée avec sa propre chaise) à tirer le dit objet par le dossier pour l'amener vers l'arrière: à un certain instant la chaise continuait le mouvement seule (elle tombait) sans qu'une force lui soit donnée (application de la gravité: voir les objets qui tombent). Il n'y avait donc plus de force donnée à la chaise par la main à un instant précis. Les enfants ont donc remarqué que la force était importante au moment de la mise en mouvement , mais qu'elle diminuait au fir et à mesure que chacun l'amenait vers l'arrière.
Sur une chaise mise au milieu de la classe, un cordelette a été attachée au point du dossier. La même manipulation a été réalisée (basculement vers l'arrière) en appliquant la force en un point de la corde tendue: cela a permis de mettre en évidence deux élements:
1) la force appliquée diminue en fonction de la position de la chaise et arrive à zéro à un point d'équilibre avant qu'elle bascule vers le sol,
2) la postion de la force (vers l'arrière) pouvait suivre la trajectoire du point.
Tout ceci a amené à définir une représentation précise des forces, mais qui n'apparaît pas assez finement sur le schéma ci-dessus: les forces sont correctement placées (tangentes à l'arc de cercle trajectoire du mouvement) mais l'intensité des flèches est la même: elles ont quasiment la même longueur alors qu'elles devraient diminuer complètement de taille pour quasiment disparaître.