[Compte rendu d’innovations] Élaboration et expérimentation d'un modèle de frottement de glissement entre un solide et un support : diagramme de frottement de glissement
p.141-166


Partant de certains travaux de recherche qui ont mis en avant des difficultés conceptuelles chez les étudiants à propos du frottement de glissement, et tenant compte des modèles déjà existants, nous avons conçu un nouveau modèle : le diagramme de frottement de glissement (DFG) qui lie ce phénomène à la vitesse relative de glissement ou de glissement potentiel pour le cas d’adhérence, et qui tient compte de la rugosité surfacique. Pour impliquer des élèves de terminale scientifique (17-18 ans), dans la construction de ce modèle nous avons mis en œuvre une séquence d’enseignement. L’évaluation du modèle a été faite en situation de résolution de problèmes. Cette évaluation est basée sur une analyse comparative des conceptions avant et après les activités de modélisation. Les résultats de l’expérimentation du modèle permettent de conclure à une nette amélioration des conceptions des élèves à propos des frottements. Mots clés • modélisation, frottement, glissement, glissement potentiel, rugosité surfacique.


Partiendo de ciertos trabajos de investigación que han hecho hincapié en dificultades conceptuales de los estudiantes a propósito de rozamiento de deslizamiento y teniendo en cuenta modelos ya existentes, hemos concebido un nuevo modelo: el diagrama de rozamiento de deslizamiento (DFG) que vincula este fenómeno con la velocidad relativa de deslizamiento o de deslizamiento potencial en el caso de adherencias y que tiene en cuenta la rugosidad de la superficie. Para implicar a los alumnos de selectividad opción ciencias (17-18 años) en la construcción de este modelo, hemos puesto en práctica una secuencia de enseñanza. La evaluación del modelo fue hecha en situación de resolución de problemas. Esta evaluación está basada en un análisis comparativo de las concepciones antes y después de las actividades de modelización. Los resultados de la experimentación permiten concluir que se mejoran claramente las concepciones de los alumnos a propósito de los rozamientos. Palabras clave • modelización, rozamiento, deslizamiento, deslizamiento potencial, rugosidad de superficie.


Starting from some research works which have put forward the students’ conceptual difficulties concerning sliding friction, and taking into account the already existing models, we worked out a new model: sliding friction diagram (SFD) which links this phenomenon to the relative sliding speed or speed of potential sliding in the case of adherence, and which takes account of the surface roughness. To get the senior students (17–18 years old) whose majors are physics and math get involved in building up this model, we set up a teaching sequence. The evaluation of the model was made in problem-solving situations. This evaluation is based on a comparative analysis of the notions before and after the activities of modelling. The results of the experimentation of the model make it possible to conclude that the students’ notions related to friction were clearly improved. Keywords • Modelling, friction, sliding, potential sliding, surface roughness


Auf Grund einiger Forschungsarbeiten, die konzeptuelle Schwierigkeiten bei Studenten hinsichtlich der Gleitreibung hervorgehoben haben, und unter Berücksichtigung bereits existierender Modelle haben wir ein neues Modell konzipiert : das Diagramm der Gleitreibung (frz. DFG), das dieses Phänomen mit der relativen Gleitgeschwindigkeit - oder Geschwindigkeit des potentiellen Gleitens im Falle einer Haftung - verbindet, und das die Flächenrauheit berücksichtigt. Um die 17- bis 18-jährigen Schüler einer 12. Klasse (Leistungskurs Wissenschaft) in den Aufbau dieses Modells zu involvieren, haben wir eine Unterrichtssequenz auf die Beine gestellt. Das Modell wurde in einer Situation der Problemenlösung bewertet. Diese Bewertung basiert auf einer vergleichenden Analyse über die Vorstellungen der Schüler vor und nach den Modellisierungsaktivitäten. Die Ergebnisse der Bewertung lassen auf eine bedeutsame Verbesserung der Vorstellungen der Schüler hinsichtlich der Reibungskräfte schließen. Schlüsselwörter • Modellisierung, Gleiten, potentielles Gleiten, Flächenrauheit.