Questions liées à l'enseignement de la mécanique et de l'hydrostatique au lycée. Agrégation 2015

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Mouvement simulé d'un palet de  hockey lancé sur une patinoire.

Ce mouvement peut être considéré comme rectiligne uniforme sur quelques mètres.
Quelles sont les forces qui s'exercent sur le système palet qui permettent d'expliquer son mouvement ? Quelles sont leurs caractéristiques ?
On propose ci-dessous les réponses de trois élèves.
Analyser les erreurs des élèves, expliquer en quoi le diagramme " objet-interaction " est un outil qui peut permettre d'éviter certaines d'entre elles.
Proposition 1.
- Son poids exercé par la terre;
-la vitesse initiale exercée par la cross ;
- l'air ;
- la glace.
Cet élève confond force et vitesse ainsi que force et objet interagissant.
Proposition 2.
- force gravitationnelle sur le palet ;
- aucune force de frottement ;
- force d'accélération durant la descente ;
- aucune force de contact.
Les forces sont nulles lorsque le palet est sur la glace et lorsqu'il la quitte la force du palet est la plus forte et donc il tombe.
Cet élève ne fait pas intervenir l' acti on du support. Du fait du mouvement, il imagine une descente.
Proposition 3.
Force de réaction et force de gravitation se compensent et empêche le palet de tomber sur la patinoire ;
 - force de vitesse ;
 - force de frottement et de déplacement de l'air.
Cet élève ne justifie pas la compensation des forces. Il confond force et vitesse.
Erreurs classiques :
Confusion entre force et vitesse ; idée d'une force initiale qui entretient le mouvement.





Le diagramme objet-interaction permet de dissocier force et vitesse et de modéliser les interactions par une force.
Le palet interagit avecla terre, la glace et l'air. Chaque interaction sera modélisée par une force : le poids, l'action du support et les frottements de l'air.

Le mouvement est rectiligne uniforme : le principe d'inertie appliqué au palet permet de conclure que les forces se compensent . La force due à l'air est sans doute très faible, si bien que le poids et l'action du support sont oposées.









Hydrostatique en STI2D.

Imaginer les questions qui pourraient accompagner ces deux schémas pour parvenir à vérifier si l'élève raisonne à partir du principe fondamental de l'hydrostatique ou bien plutôt d'un modèle personnel.
Rédiger les réponses exactes attendues ainsi que des exemples de réponses érronées fréquentes.
Situation 1.
Les deux poissons se trouvent dans l'eau de mer homogène ayant la même composition.
 Question. Comparer les pressions exercées sur chaque poisson. Justifier.
Réponse. la pression est identique, la profondeur et la densité du liquide étant  les mêmes.
Erreur. Dans le modèle d'une foule, le poisson b est comprimé faute de place.
Situation 2.
Même question et même réponse.
Erreur. Confusion entre pression et force pressante. Le bateau et le rocher par leur poids  imposerait une force suplémentaire sur les poissons a t c



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