Une reconstruction conjointe de la dynamique et de la gravitation newtoniennes.

Résumé :
Ce travail propose une approche d’enseignement de la théorie newtonienne. L’une des intentions centrales est de justifier les concepts et formules qui la constituent, via un cheminement progressif permettant de les reconstruire. En particulier est visée la notion d’attraction terrestre, très souvent admise, bien qu’elle ne soit pas évidente par elle-même. L’interprétation de la chute libre comme un mouvement naturel – dans l’Antiquité et encore chez Galilée – est utilisée pour questionner la définition du concept newtonien de force. Il s’agit de mettre en évidence sa dépendance à un mouvement naturel de référence, redéfini par la première loi du mouvement, justifiant ainsi son lien à l’accélération. Cette formulation a pour but d’insister sur la définition spécifique du concept dans la théorie, afin de favoriser sa distinction des idées du sens commun sur les forces et le mouvement. D’autre part, une explicitation du raisonnement menant à relier la révolution des planètes, de la Lune, et la chute sur Terre – inspiré du cheminement de Newton – permet de justifier que la force associée à l’accélération de chute soit liée à la présence de la Terre. Elle permet de plus d’aboutir à l’idée d’attraction universelle, ainsi qu’à la formule de la force qui la quantifie. Au niveau épistémologique, le cheminement menant à relier ces différents phénomènes permet de mettre en avant le rôle d’unification d’une théorie physique. Une séquence d’enseignement a été développée sur la base de cette approche et expérimentée avec des élèves de lycée et des étudiants en première année à l’université. L’un des résultats majeurs obtenus est un intérêt très marqué pour la démarche de justification des définitions et formules.