Recherche en didactique et relativité restreinte : difficultés conceptuelles et pistes pour l’enseignement

Abstract

International audienceDans cet article, nous présentons les résultats d'une enquête visant à déterminer comment des étudiants, futurs enseignants pour la plupart, comprennent les concepts d'événement et de référentiel qui sont deux concepts clés pour appréhender la relativité restreinte. Le questionnaire proposé met en scène deux protagonistes en des lieux diffé-rents émettant un flash lumineux pour faire une photographie, et des observateurs, immo-biles ou animés d'une vitesse relativiste par rapport aux photographes, recevant ces flashes lumineux. Les questions portent sur les dates de réception des flashes d'une part et sur les dates d'émission des flashes par les différents observateurs d'autre part, et font appel à la cinématique classique pour la plupart d'entre elles ou relativiste. Les analyses des réponses obtenues montrent que les concepts d'événement et de référentiel ne sont pas pleinement maîtrisés, ce qui a pour conséquence particulière que certains étudiants consi-dèrent que l'ordre selon lequel deux événements sont perçus détermine l'ordre selon lequel ces événements sont produits. Nous proposons deux types de résolution, un raisonnement qualitatif et une méthode graphique pointant une caractéristique fondamentale de la rela-tivité restreinte, l'invariance de la célérité de la lumière