Forces et interactions : système, forces et mouvement.
Identifier les actions exercées sur un système et les représenter par des forces avec direction, sens et valeur ; la fiche associe une réponse directe, un cas analysé, 7 activités corrigées et 4 repères de progression.
Forces et interactions : ce qu’il faut retenir.
Identifier les actions exercées sur un système et les représenter par des forces avec direction, sens et valeur. La règle, l’exemple et l’erreur fréquente ci-dessous permettent de décider avant de calculer ou de rédiger.
Identifier les actions exercées sur un système et les représenter par des forces avec direction, sens et valeur.
Une force modélise l’action d’un objet sur un autre ; la résultante détermine si les effets peuvent se compenser.
Un livre immobile sur une table subit son poids vers le bas et l’action du support vers le haut.
Tracer une flèche sans nommer le système, l’auteur de l’action ou l’échelle choisie.
- 01GRANDEURForces
- 02RELATIONinteractions
- 03UNITÉcontrôle
Le schéma sert de contrôle : partez de « Forces », appliquez « interactions », puis vérifiez avec « contrôle ».
Une force se caractérise par son point d’application, sa direction, son sens et sa valeur.
Une réponse que l’on peut vérifier.
Pour étudier « Un livre posé subit son poids et l’action du support. », il faut choisir le système et le référentiel, décrire le mouvement ou les interactions, puis relier « interaction » aux grandeurs réellement connues. Une trajectoire dessinée sans échelle ni durée ne suffit pas à conclure.
Ce que l’on peut conclure — et pas davantage.
Repos et mouvement dépendent du référentiel ; masse, poids, vitesse, accélération et force désignent des grandeurs différentes. Un modèle ponctuel ou une interaction simplifiée ne décrit que les aspects utiles à la question.
Nommer chaque interaction, préciser ses caractéristiques et déterminer si les forces se compensent.
Pour « Forces et interactions », la méthode relie l’indice de départ, la règle utilisée, la réponse et un contrôle distinct.
- 01
Définir le système
Dans le premier cas, les deux interactions pertinentes sont l’une à distance et l’autre de contact ; cet indice délimite le système et les grandeurs réellement utiles.
- 02
Choisir le modèle
Le cas suivant mène à « Non. La résultante possède une composante dans le sens de l’accélération » parce que une résultante nulle ne produirait pas cette variation de vitesse dans le référentiel étudié ; le modèle respecte alors la règle « Une force modélise l’action d’un objet sur un autre ; la résultante détermine si les effets peuvent se compenser ».
- 03
Confronter calcul et mesure
Le troisième résultat est « Son poids, dirigé verticalement vers le bas » ; il peut être confronté aux données puisque dans ce modèle simplifié, l’interaction gravitationnelle avec la Terre est la seule retenue.
- 04
Tester la limite
La démarche « Tracer une flèche sans nommer le système, l’auteur de l’action ou l’échelle choisie » doit être rejetée si elle contredit les unités, les observations ou la règle « Une force modélise l’action d’un objet sur un autre ; la résultante détermine si les effets peuvent se compenser ».
« Forces et interactions » : relier le système, le modèle et la mesure.
L’objectif est « Identifier les actions exercées sur un système et les représenter par des forces avec direction, sens et valeur » : les trois situations ci-dessous montrent quelle donnée déclenche la décision, ce qui change d’un cas à l’autre et comment contrôler la conclusion.
La règle sur un cas simple
À la question « Quelles actions principales s’exercent sur un livre immobile posé sur une table ? », la réponse est « Le livre subit son poids exercé par la Terre et l’action de contact exercée par la table » : Les deux interactions pertinentes sont l’une à distance et l’autre de contact.
Le cas qui change la décision
Dans « Un cycliste accélère en ligne droite. La résultante des forces est-elle nulle ? », on obtient « Non. La résultante possède une composante dans le sens de l’accélération » : Une résultante nulle ne produirait pas cette variation de vitesse dans le référentiel étudié.
La limite qui révèle la maîtrise
Le cas « En négligeant l’air, quelle force s’exerce sur une balle lâchée ? » conduit à « Son poids, dirigé verticalement vers le bas » : Dans ce modèle simplifié, l’interaction gravitationnelle avec la Terre est la seule retenue. Il permet aussi d’écarter l’erreur « Tracer une flèche sans nommer le système, l’auteur de l’action ou l’échelle choisie ».
Cas corrigé sur « Forces et interactions » : question, réponse et contrôle.
Pour « Forces et interactions », ce cas reprend mot pour mot la première activité : ses données, sa réponse et sa preuve restent dans le même bloc vérifiable.
Comprendre la demande
Quelles actions principales s’exercent sur un livre immobile posé sur une table ?
Résoudre sans saut logique
Le livre subit son poids exercé par la Terre et l’action de contact exercée par la table.
Contrôler la conclusion
Les deux interactions pertinentes sont l’une à distance et l’autre de contact. La vérification conserve donc le même énoncé — « Quelles actions principales s’exercent sur un livre immobile posé sur une table ? » — jusqu’à la réponse « Le livre subit son poids exercé par la Terre et l’action de contact exercée par la table ».
Un cas voisin sur « Forces et interactions ».
Ce cas applique « Forces et interactions » dans une situation différente : produisez la réponse, justifiez-la, puis utilisez le contrôle indépendant.
À FAIRE SANS MODÈLEUne luge descend une pente à vitesse constante. Que peut-on conclure sur la résultante des forces, sans affirmer qu'aucune force n'agit ?
Indice : À partir de « luge », « descend », « pente » et « vitesse », précisez le système et le référentiel, puis reliez distance et durée avec des unités compatibles.
Afficher le corrigé
Une vitesse constante en direction et en valeur signifie que le vecteur vitesse ne varie pas. Le poids, la réaction du sol et les frottements peuvent toutefois être présents.
CONTRÔLE INDÉPENDANTUn bilan vectoriel doit montrer une somme nulle ; supprimer chaque force ne décrirait plus les interactions avec la Terre et la pente.
6 activités guidées sur « Forces et interactions », après le cas autonome.
Dans « Forces et interactions », les 6 activités ci-dessous passent de l’application à la justification, puis au transfert, afin de vérifier l’objectif « Identifier les actions exercées sur un système et les représenter par des forces avec direction, sens et valeur » ; chaque carte annonce séparément la tâche et le mode de correction. Avec le cas autonome consacré à « Forces et interactions », la fiche totalise 7 activités corrigées.
Composition de la fiche « Forces et interactions » : 6 cas à résoudre et 1 modélisation. Pour « Forces et interactions », cette composition distingue la tâche demandée du mode de correction. Pour « Forces et interactions », 1 activité ouverte utilise des critères de réussite plutôt qu’une réponse arbitrairement unique.
01CAS À RÉSOUDRE · IDENTIFIER · NIVEAU 1CORRIGÉ MODÈLEQuelles actions principales s’exercent sur un livre immobile posé sur une table ?
Indice : À partir de « actions », « principales », « s’exercent » et « livre », séparez l’observation du modèle utilisé, nommez la grandeur ou le phénomène, puis cherchez un contrôle indépendant.
Indice : pour le cas 1 de « Forces et interactions », définissez le système, les données et les unités avant de choisir une relation.
Les deux interactions pertinentes sont l’une à distance et l’autre de contact.
Continuer avec l’activité suivante →02CAS À RÉSOUDRE · INTERPRÉTER · NIVEAU 1CORRIGÉ MODÈLEUn cycliste accélère en ligne droite. La résultante des forces est-elle nulle ?
Indice : À partir de « cycliste », « accélère », « ligne » et « droite », isolez le système étudié et décrivez chaque action par direction, sens et valeur avant de les combiner.
Indice : pour le cas 2 de « Forces et interactions », vérifiez les conditions du modèle avant de calculer ou de prévoir un effet.
Une résultante nulle ne produirait pas cette variation de vitesse dans le référentiel étudié.
Continuer avec l’activité suivante →03CAS À RÉSOUDRE · MODÉLISER · NIVEAU 2RÉPONSE UNIQUEEn négligeant l’air, quelle force s’exerce sur une balle lâchée ?
Indice : À partir de « négligeant », « l’air », « force » et « s’exerce », isolez le système étudié et décrivez chaque action par direction, sens et valeur avant de les combiner.
Indice : pour le cas 3 de « Forces et interactions », confrontez le résultat à une unité, un ordre de grandeur, une mesure ou une observation.
Dans ce modèle simplifié, l’interaction gravitationnelle avec la Terre est la seule retenue.
Continuer avec l’activité suivante →04CAS À RÉSOUDRE · ACTION-RÉACTION · NIVEAU 2CORRIGÉ MODÈLEUne personne pousse un mur. Le mur exerce-t-il une action sur la personne ?
Indice : Les deux forces d’interaction s’exercent sur des systèmes différents.
Ces actions réciproques ne s’annulent pas entre elles puisqu’elles ne s’appliquent pas au même système.
Continuer avec l’activité suivante →05CAS À RÉSOUDRE · REPRÉSENTER · NIVEAU 2CRITÈRES DE RÉUSSITEQuelles informations doit porter la représentation d’une force par une flèche ?
Indice : Pensez à l’endroit, à la ligne d’action, au sens et à l’échelle.
La représentation doit aussi nommer l’action et le système concerné.
Continuer avec l’activité suivante →06MODÉLISATION · CALCULER · NIVEAU 3RÉPONSE UNIQUEDeux équipes tirent une corde avec 120 N dans des sens opposés. Quelle est la résultante sur la corde si les forces sont colinéaires ?
Indice : Additionnez algébriquement deux forces opposées de même valeur.
Les deux forces de 120 N se compensent dans ce modèle.
Faire le point sur la progression →Tracer une flèche sans nommer le système, l’auteur de l’action ou l’échelle choisie.
Définir le système étudié puis inventorier séparément les interactions de contact et à distance. Pour corriger l’erreur, appliquez ce test : Le livre reste immobile : les deux forces verticales ont des sens opposés et une résultante nulle dans le modèle étudié.
« Forces et interactions » : des exigences adaptées à chaque niveau.
Les repères ci-dessous montrent comment « Forces et interactions » passe de la reconnaissance à l’application, à la justification puis au transfert selon le niveau.
6e
Dans « Forces et interactions », observer, décrire et mesurer avec le vocabulaire adapté, puis distinguer la donnée de l’interprétation.
Voir le parcours 6e →5e
Dans « Forces et interactions », représenter une relation simple, utiliser les unités correctes et confronter le résultat à l’observation.
Voir le parcours 5e →4e
Dans « Forces et interactions », modéliser le système, calculer ou prévoir un effet et contrôler la cohérence des unités et de l’ordre de grandeur.
Voir le parcours 4e →3e
Dans « Forces et interactions », combiner relations, mesures et modèle, expliciter les hypothèses et discuter la limite de la conclusion.
Voir le parcours 3e →