Le frottement solide sec : le frottement de glissement et de non glissement. Étude des difficultés des étudiants et analyse de manuels - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1994

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Le frottement solide sec : le frottement de glissement et de non glissement. Étude des difficultés des étudiants et analyse de manuels

Résumé

The aim of the present work is to tackle the difficulties met by students as they were confronted with physical situations in which phenomena of sliding friction (kinetic friction) or nonsliding friction (static friction) between the non-lubricated contact zones of the solids concerned are at work ("frottement solid sec" or "dry solid friction"). The research is based on a "priori analysis" (the study of friction both from a physical and didactic point of view, a short exploratory survey, empirical classroom observations of teaching methods dealing with friction and a partial analysis of the reference textbooks used by students and teachers) where a number of questions and hypoteses are explicitly put forward. The second part is concerned with analyzing the results of (written) questionnaires submitted to students from different backgrounds (different countries of origin and different academic levels). These questionnaires were elaborated in order to test our hypotheses. The resulting analyses lead to a synthetic description of the students'ideas and ways of reasoning concerning frictioin. The students' ways of reasoning bear the following characteristics : the students seem to have a one-siled notion of friction (no-distinction between static and kinetic friction) which is represented by only one resultant of the contact forces (newton's third law is not applied) ; the resultant is located at interface level ("between" the solids) and only has an effect on the solid above the interface ("effet dessus-dessous", or "upper-lower effet"). This single force has a welldefined direction and is determined by the direction of the "effective" (given) motion of the solids studied - this single force is constantly opposed to the "effective" motion of the solids (the relative motion of the solids are not taken into consideration).
Ce travail porte sur les difficultés rencontrées par des étudiants lors de l'étude de situations physiques ou interviennent les phénomènes de frottement de glissement (frottement cinétique) et de frottement de non glissement (frottement statique) entre les zones de contact non lubrifiées des solides en présence (frottement solide sec). La recherche prend appui sur une "analyse a priori" (l'étude du frottement du point de vue physique et du point de vue didactique, une mini-enquète exploratoire, des observations empiriques en classe au cours d'un enseignement sur les frottements et une analyse partielle du manuel de référence utilise par les étudiants et les professeurs) ou un certain nombre de questions et d'hypothèses de travail sont explicitées. La deuxième partie est consacrée a l'analyse des résultats de questionnaires papier crayon proposes a des populations différentes (différents pays d'origine et différents niveaux d'études), questionnaires construits afin de tester nos hypothèses. Ces analyses aboutissent a une description aussi synthétique que possible des idées et des raisonnements des étudiants sur le frottement solide. Les raisonnements des étudiants ont les caractéristiques principales suivantes : tout se passe comme s'il existait, pour les étudiants, un phénomène unique de frottement (non distinction entre frottement statique et frottement cinétique) représente par une résultante unique des forces de contact (non application de la troisième loi de newton), résultante localisée a l'interface ("entre" les solides) et qui n'agit que sur le solide qui se trouve au dessus de l'interface (effet dessus dessous). Cette force unique a un sens bien défini, détermine a partir du sens des mouvements effectifs (donnes) des solides étudies : cette force unique s'oppose toujours aux mouvements effectifs ou "vrais" des solides (les mouvements relatifs des solides ne sont pas pris en compte).
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Dates et versions

tel-01273034 , version 1 (16-02-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01273034 , version 1

Citer

Helena Caldas. Le frottement solide sec : le frottement de glissement et de non glissement. Étude des difficultés des étudiants et analyse de manuels. Enseignement de la physique [physics.ed-ph]. Université Denis Diderot Paris 7, 1994. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01273034⟩

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