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Utilisation du diagramme objets interactions (D.O.I) en mécanique . par

Pourquoi utiliser le D.O.I ?
Quand on cherche à répertorier et à analyser les difficultés que rencontrent les élèves dans la partie mécanique du programme , il apparaît trois obstacles à franchir :

- le choix du bon système :
quel est l'objet d'étude ? s'impose-t-il de lui-même ?
- le bilan des forces :
est-il complet ? comment ne pas oublier des forces ?
- la conception qui consiste à assimiler la vitesse à une force :

L'utilisation du D.O.I. est un outil qui peut permettre à l'élève de surmonter ces obstacles.



Comment construire le D.O.I ?
Le D.O.I. repose sur la notion d'interaction.
Il existe 2 types d'interactions :

- les interactions de contact :
quand il y a contact entre le "donneur" et le "receveur" de la force.
le point d'application de la force est au point de contact.

- les interactions à distance :
qui regroupent les interactions gravitationnelles et les interactions électromagnétiques.

le point d'application de la force est au centre de gravité.
Le D.O.I. se construit en 3 étapes :
- faire l'inventaire de tous les objets concernés par l'étude et les schématiser :

 

 

- faire l'inventaire de toutes les interactions entre objets :
interaction(s) directe(s) :

 

 

interaction(s) indirecte(s) :

 

 

- si le système n'est pas donné, le système est le receveur de la force étudiée,
on l'entoure sur le diagramme (le système est clairement défini et le bilan des interactions est immédiat).



Exemples d'utilisation du D.O.I .

Exemple d'utilisation du D.O.I. pour le choix du système et le bilan des forces :

Quelle force doit exercer le fil de la canne à pêche du pêcheur pour maintenir le poisson hors de l'eau ?

ce que je vois :


 

ce que j'imagine :

auteur de la force : fil de pêche

receveur de la force : poisson
c'est donc le système (objet d'étude)



forces appliquées au système : Ffil/poisson et FTerre/poisson

système en équilibre :
Ffil/poisson = FTerre/poisson
donc:
Ffil/poisson =PPoisson

Exemple d'utilisation du D.O.I. pour ne pas assimiler la vitesse à une force :

Dans les 3 situations qui se succèdent, faire le bilan des forces appliquées à la balle :

situation 1 :

 

situation 2 :


situation 3 :

il n'y a pas d'autres interactions
(la vitesse n'intervient pas !)


Bibliographie :
"L'apport du diagramme objets-interactions dans la résolution des problèmes de mécanique en première S" par René Torra
BUP n°838 (Novembre 2001)