De la mécanique céleste à la mécanique terrestre
- Définir les caractéristiques d'un mouvement en termes de trajectoire, vitesse et accélération.
- Analyser et résoudre un problème de statique à 3 forces.
- Établir le lien entre mouvement et force à l'aide des lois de Newton.
En 10e classe, l'acquisition pleine des capacités d'abstraction chez les élèves permet de mettre en lumière la démarche adoptée dans les sciences modernes, à savoir la recherche de lois logiques et mathématiques sous-tendant les phénomènes observés dans la nature, dans le sillage de la révolution scientifique copernicienne et des travaux de Galilée.
En statique, les élèves explorent d'abord le concept de force : mesure, représentation, aux moyens d'expériences simples. En expérimentant les situations d'équilibre à trois forces, le théorème de composition des forces (ou loi du parallélogramme) est mis en lumière, appliquée ensuite à des situations typiques comme l'étude du plan incliné.
Après une introduction à la cinématique pour établir les caractéristiques essentielles du mouvement (trajectoire, vitesse et accélération), l'étude pratique de la chute des corps permet d'établir le pont entre mouvement et analyse des forces. La question de la masse et des frottements inhérente à l'expérience de la chute des corps permet de refaire vivre aux élèves les controverses fondatrices de la science moderne à travers les travaux de Galilée.
En dernière partie de période, les lois de Newton peuvent être appréhendées autant par des expériences en classe que par les fameuses expériences de pensées essentielles à la méthodologie scientifique moderne, jusqu'à la loi de gravitation universelle.