Le tracé des vecteurs en cinématique : étude de réponses d’étudiants de licence 1 de physique

L’importance des vecteurs en cinématique s’explique par le fait qu’un vecteur relatif à un mobile en mouvement contient, dans ses caractéristiques, un certain nombre d’informations sur le mouvement de ce mobile. Notre travail cible l’aptitude d’étudiants de première année universitaire à manipuler les vecteurs en cinématique et, par conséquent, leur compréhension des concepts de position, vitesse et accélération après enseignement de mécanique. Dans un exercice sur la chute libre, on regarde comment ils tracent les vecteurs position, vitesse et accélération. On analyse 421 réponses d’étudiants. Ce sont les outils de la théorie anthropologique du didactique, blocs pratico-technique et technologico-théorique, qui nous permettent de comparer les tâches a priori et les tâches effectives des étudiants. Le traitement des données s’effectue dans deux directions : une analyse par type de vecteur qui aboutit à la caractérisation des erreurs les plus fréquentes commises par les étudiants ; une analyse par profils de réponse c’est-à-dire qui traite les trois vecteurs simultanément. On constate que c’est le vecteur position qui pose le plus de difficultés. On observe également l’absence de cohérence dans le tracé des trois types de vecteurs ce qui semble révéler une incompréhension des concepts de base de cinématique. Vectors are important in kinematics because the vector of a moving object contains, through its characteristics, some information about the motion of this object. Our work focuses on the ability of first-year university students to manipulate vectors in kinematics and, consequently, their understanding of the concepts of position, velocity and acceleration, after having completed a course in mechanics. In an exercise about free fall movement, we look at how the students plot the position, velocity and acceleration vectors. 421 student responses are analyzed. The tools of the anthropological approach in education allow to compare a priori tasks and students’ effective tasks. Two ways of data processing are followed: the analysis by type of vector that leads to the characterization of the most frequent errors; the analysis by profiles of answer, which means treating the three types of vector simultaneously. We note that it is the position vector that presents the most difficulties. We also notice that there is no coherence in the plotting of the three types of vector which seems to reveal a misunderstanding of basic kinematics concepts.