Calcule le volume d'un pavé droit de dimensions \(5\) cm, \(8\) cm et \(3\) cm.
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\(V = 5 \times 8 \times 3 = \mathbf{120 \text{ cm}^3}\).
| Solide | Description |
|---|---|
| Pavé droit | \(6\) faces rectangulaires, \(12\) arêtes, \(8\) sommets (le cube est un pavé dont toutes les faces sont des carrés) |
| Prisme droit | deux bases identiques et parallèles (des polygones), reliées par des faces latérales rectangulaires |
| Cylindre | deux bases qui sont des disques identiques et parallèles, et une face latérale courbe |
Pour dessiner un solide,
Un patron est une figure plane qui, une fois découpée et pliée, permet de fabriquer le solide.
La face latérale, une fois déroulée, est un rectangle. Sa longueur est égale au périmètre d'une base (\(2 \times \pi \times r\)) et sa largeur est la hauteur \(h\).
\[\text{Aire du disque} = \pi \times \text{rayon} \times \text{rayon} = \pi \times r^2\] avec \(\pi \approx 3{,}14\).
Un disque de rayon \(5\) cm a une aire de \(\pi \times 5^2 = 25\pi \approx 3{,}14 \times 25 = 78{,}5\) cm².
On utilise le rayon et pas le diamètre ! Si on connaît le diamètre, on le divise d'abord par \(2\).
Périmètre du cercle \(= 2 \times \pi \times r\) (une longueur, en cm) ; aire du disque \(= \pi \times r^2\) (une aire, en cm²).
Un cylindre de rayon \(3\) cm et de hauteur \(10\) cm a un volume de \(\pi \times 3^2 \times 10 = 90\pi \approx 282{,}6\) cm³.
Le solide est un empilement de couches identiques à la base, d'épaisseur \(1\) : il y a autant de couches que la hauteur.
\(1 \text{ dm}^3 = 1 \text{ L}\) (un cube de \(10\) cm d'arête contient exactement un litre). Donc \(1 \text{ cm}^3 = 1 \text{ mL}\) et \(1 \text{ m}^3 = 1\,000 \text{ L}\).
| m³ | dm³ | cm³ | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| hL | daL | L | dL | cL | mL |
Pour les volumes, on passe d'une unité (m³, dm³, cm³) à la suivante en multipliant ou en divisant par \(1\,000\).
Contenu facultatif, non exigible.
En 4e et en 3e, tu calculeras les volumes de la pyramide, du cône et de la boule, et tu étudieras les sections de solides par un plan.
L’essentiel du chapitre, à relire avant un contrôle.
| Notion | Ce qu'il faut savoir |
|---|---|
| Perspective cavalière | Face avant en vraie grandeur ; fuyantes en biais ; arêtes cachées en pointillés |
| Patron du cylindre | Deux disques + un rectangle de longueur \(2\pi r\) et de largeur \(h\) |
| Aire du disque | \(\pi \times r^2\) |
| Volume du pavé | \(L \times \ell \times h\) ; cube : \(a^3\) |
| Volume du prisme droit | aire de la base \(\times\) hauteur |
| Volume du cylindre | \(\pi \times r^2 \times h\) |
| Contenances | \(1 \text{ dm}^3 = 1 \text{ L}\) ; \(1 \text{ cm}^3 = 1 \text{ mL}\) ; \(1 \text{ m}^3 = 1\,000 \text{ L}\) |
Calcule le volume d'un pavé droit de dimensions \(5\) cm, \(8\) cm et \(3\) cm.
\(V = 5 \times 8 \times 3 = \mathbf{120 \text{ cm}^3}\).
Un cube a une arête de \(4\) cm. Calcule :
a) son volume ;
b) l'aire totale de ses faces.
a) \(V = 4^3 = 4 \times 4 \times 4 = \mathbf{64 \text{ cm}^3}\).
b) Le cube a \(6\) faces carrées de \(4^2 = 16\) cm² : \(6 \times 16 = \mathbf{96 \text{ cm}^2}\).
Calcule l'aire de chaque disque (\(\pi \approx 3{,}14\)) :
a) rayon \(5\) cm ;
b) diamètre \(10\) m ;
c) rayon \(1{,}2\) cm (arrondis au centième).
aire \(= \pi \times r^2\), avec le rayon.
a) \(3{,}14 \times 5^2 = 3{,}14 \times 25 = \mathbf{78{,}5 \text{ cm}^2}\).
b) Le rayon vaut \(10 \div 2 = 5\) m : \(3{,}14 \times 25 = \mathbf{78{,}5 \text{ m}^2}\).
c) \(3{,}14 \times 1{,}2^2 = 3{,}14 \times 1{,}44 = 4{,}5216 \approx \mathbf{4{,}52 \text{ cm}^2}\).
Convertis :
a) \(2{,}5\) dm³ en L
b) \(750\) cm³ en L
c) \(1\) m³ en L
d) \(3{,}2\) L en cm³
a) \(1 \text{ dm}^3 = 1 \text{ L}\) : \(2{,}5 \text{ dm}^3 = \mathbf{2{,}5 \text{ L}}\).
b) \(1 \text{ cm}^3 = 1 \text{ mL}\) : \(750 \text{ cm}^3 = 750 \text{ mL} = \mathbf{0{,}75 \text{ L}}\).
c) \(1 \text{ m}^3 = 1\,000 \text{ dm}^3 = \mathbf{1\,000 \text{ L}}\).
d) \(3{,}2 \text{ L} = 3{,}2 \text{ dm}^3 = \mathbf{3\,200 \text{ cm}^3}\).
Voici trois assemblages de \(6\) carrés. Lesquels sont des patrons de cube ? Pour celui qui ne l'est pas, explique pourquoi.
Les patrons A et B permettent de fabriquer un cube : en repliant les carrés, chacun vient se placer sur une face différente.
Le C n'est pas un patron de cube : avec un bloc de \(2 \times 3\) carrés, en repliant, des carrés se superposent et il reste des faces non couvertes. (Un patron de cube ne contient jamais de carré de \(2 \times 2\) carrés.)
Compare le volume d'un cube d'arête \(3\) cm et celui d'un pavé droit de \(2\) cm sur \(3\) cm sur \(5\) cm.
Le pavé a le plus grand volume (\(30 > 27\)).
Calcule le volume d'un pavé droit de \(6\) cm sur \(4\) cm sur \(2{,}5\) cm.
\(V = 6 \times 4 \times 2{,}5 = \mathbf{60}\) cm³.
Calcule l'aire (valeur exacte, puis arrondie au dixième) :
a) d'un disque de rayon \(5\) cm ;
b) d'un disque de diamètre \(8\) cm.
🎯 Aire du disque \(= \pi \times r^2\).
a) \(\pi \times 5^2 = \mathbf{25\pi} \approx \mathbf{78{,}5}\) cm².
b) Rayon \(4\) cm : \(\pi \times 4^2 = \mathbf{16\pi} \approx \mathbf{50{,}3}\) cm².
On utilise le rayon, pas le diamètre.
Convertis :
a) \(2{,}5\) L en cm³ \(\quad\)
b) \(750\) cm³ en L
\(1\) L \(= 1\) dm³ \(= 1\,000\) cm³. a) \(\mathbf{2\,500}\) cm³. b) \(\mathbf{0{,}75}\) L.
Un cube a une arête de \(3\) cm.
a) Combien a-t-il de faces ?
b) Calcule son volume.
c) Calcule l'aire totale de ses faces.
a) \(6\) faces carrées. b) \(3^3 = \mathbf{27}\) cm³. c) \(6 \times 3^2 = \mathbf{54}\) cm².
Calcule le volume d'un cylindre de rayon \(3\) cm et de hauteur \(10\) cm (valeur exacte, puis au cm³ près).
\(V = \pi \times r^2 \times h = \pi \times 9 \times 10 = \mathbf{90\pi} \approx \mathbf{283}\) cm³.
Un cylindre a un rayon de \(3\) cm et une hauteur de \(10\) cm. Calcule (\(\pi \approx 3{,}14\)) :
a) son volume ;
b) l'aire de sa face latérale.
a) \(V = \pi \times r^2 \times h \approx 3{,}14 \times 9 \times 10 = \mathbf{282{,}6 \text{ cm}^3}\).
b) La face latérale est un rectangle de longueur \(2 \times \pi \times 3\) et de largeur \(10\) : \[2 \times 3{,}14 \times 3 \times 10 = \mathbf{188{,}4 \text{ cm}^2}\]
Une piscine a la forme d'un cylindre de rayon \(4\) m et de profondeur \(1{,}5\) m. Combien de litres d'eau peut-elle contenir ? (\(\pi \approx 3{,}14\))
\(V \approx 3{,}14 \times 4^2 \times 1{,}5 = 3{,}14 \times 16 \times 1{,}5 = 75{,}36 \text{ m}^3\).
\(1 \text{ m}^3 = 1\,000\) L, donc la piscine contient environ \(\mathbf{75\,360 \text{ L}}\).
Un cylindre a un rayon de \(5\) cm et une hauteur de \(12\) cm (\(\pi \approx 3{,}14\)).
a) Dessine son patron à main levée.
b) Calcule la longueur du rectangle du patron.
c) Calcule l'aire totale du patron.
a) Un rectangle, avec un disque collé au-dessus et un disque collé au-dessous.
b) Longueur du rectangle \(=\) périmètre d'une base : \[2 \times 3{,}14 \times 5 = \mathbf{31{,}4 \text{ cm}}\]
c)
Aire totale : \(376{,}8 + 157 = \mathbf{533{,}8 \text{ cm}^2}\).
Un prisme droit a pour base un triangle rectangle dont les côtés de l'angle droit mesurent \(3\) cm et \(4\) cm. Sa hauteur est \(10\) cm.
a) Calcule l'aire de la base.
b) Calcule le volume du prisme.
a) Un triangle rectangle est la moitié d'un rectangle : \(\dfrac{3 \times 4}{2} = \mathbf{6 \text{ cm}^2}\).
b) \(V = \) aire de la base \(\times\) hauteur \(= 6 \times 10 = \mathbf{60 \text{ cm}^3}\).
Une boîte de céréales est un pavé droit de \(20\) cm sur \(6\) cm sur \(30\) cm.
a) Calcule l'aire totale de carton nécessaire (sans compter les rabats).
b) Calcule son volume, puis exprime-le en litres.
a) Les faces vont par paires : \(20 \times 6 = 120\) ; \(20 \times 30 = 600\) ; \(6 \times 30 = 180\) (en cm²). \[2 \times (120 + 600 + 180) = 2 \times 900 = \mathbf{1\,800 \text{ cm}^2}\]
b) \(V = 20 \times 6 \times 30 = 3\,600\) cm³ \(= 3{,}6\) dm³ \(= \mathbf{3{,}6 \text{ L}}\).
Un cercle est tracé à l'intérieur d'un carré de \(10\) cm de côté ; il touche les quatre côtés.
a) Quel est le rayon du cercle ?
b) Calcule l'aire du carré et l'aire du disque (\(\pi \approx 3{,}14\)).
c) Calcule l'aire de la partie du carré qui n'est pas dans le disque.
a) Le diamètre du cercle est égal au côté du carré, \(10\) cm : le rayon vaut \(\mathbf{5 \text{ cm}}\).
b) Carré : \(10^2 = \mathbf{100 \text{ cm}^2}\). Disque : \(3{,}14 \times 5^2 = \mathbf{78{,}5 \text{ cm}^2}\).
c) \(100 - 78{,}5 = \mathbf{21{,}5 \text{ cm}^2}\) (les quatre « coins »).
On dessine un pavé droit en perspective cavalière.
a) Combien d'arêtes a un pavé droit ?
b) Combien d'arêtes sont dessinées en traits pleins ? en pointillés ?
c) Combien de faces sont dessinées en vraie grandeur (sans déformation) ?
a) \(12\) arêtes.
b) \(9\) arêtes visibles (traits pleins) et \(3\) arêtes cachées (pointillés).
c) \(2\) faces : la face avant et la face arrière (parallèles à la feuille) sont des rectangles en vraie grandeur ; les autres faces sont déformées (dessinées comme des parallélogrammes).
Une rondelle est un disque de rayon \(5\) cm, percé en son centre d'un trou de rayon \(3\) cm. Calcule l'aire de la rondelle (\(\pi \approx 3{,}14\)).
On enlève l'aire du trou à l'aire du grand disque : \[3{,}14 \times 5^2 - 3{,}14 \times 3^2 = 78{,}5 - 28{,}26 = \mathbf{50{,}24 \text{ cm}^2}\]
Un prisme droit a pour base un triangle rectangle dont les côtés de l'angle droit mesurent \(3\) cm et \(4\) cm. Sa hauteur est de \(10\) cm.
a) Calcule l'aire de la base.
b) Calcule son volume.
a) \(\dfrac{3 \times 4}{2} = \mathbf{6}\) cm². b) \(V = 6 \times 10 = \mathbf{60}\) cm³.
Un aquarium a la forme d'un pavé de \(50\) cm sur \(30\) cm sur \(40\) cm. Combien de litres d'eau contient-il quand il est plein ?
\(50 \times 30 \times 40 = 60\,000\) cm³ \(= 60\) dm³ \(= \mathbf{60}\) L.
a) Combien de faces a le patron d'un pavé droit ? Quelle est la forme de ces faces ?
b) Pour un pavé de \(5 \times 3 \times 2\) cm, donne les dimensions des faces.
a) \(6\) faces rectangulaires, égales deux à deux.
b) Deux faces de \(5 \times 3\) cm, deux de \(5 \times 2\) cm et deux de \(3 \times 2\) cm.
Un verre cylindrique a un rayon de \(3{,}5\) cm et une hauteur de \(10\) cm. Calcule sa contenance, en cm³ puis en litres (au centilitre près).
\(V = \pi \times 3{,}5^2 \times 10 = 122{,}5\pi \approx 385\) cm³, soit environ \(\mathbf{0{,}38}\) L (\(38\) cL).
Lequel contient le plus : un cube de \(10\) cm d'arête, ou un cylindre de rayon \(5\) cm et de hauteur \(10\) cm ?
Cube : \(10^3 = 1\,000\) cm³. Cylindre : \(\pi \times 25 \times 10 \approx 785\) cm³. Le cube contient le plus.
Une canette a la forme d'un cylindre de rayon \(3{,}3\) cm et de hauteur \(11\) cm.
a) Calcule son volume en cm³ (\(\pi \approx 3{,}14\)), arrondi à l'unité.
b) Convertis en centilitres. Sur la canette, il est écrit « \(33\) cL ». Explique.
a) \(V \approx 3{,}14 \times 3{,}3^2 \times 11 = 3{,}14 \times 10{,}89 \times 11 \approx 376{,}1\) cm³, soit environ \(\mathbf{376 \text{ cm}^3}\).
b) \(376\) cm³ \(= 376\) mL \(= \mathbf{37{,}6 \text{ cL}}\). La canette peut contenir environ \(37{,}6\) cL, mais on n'y met que \(33\) cL de boisson : la canette n'est pas remplie à ras bord (il reste de l'air, et le cylindre n'est qu'un modèle approché de la canette).
Le cylindre A a un rayon de \(2\) cm et une hauteur de \(8\) cm. Le cylindre B a un rayon de \(4\) cm et une hauteur de \(2\) cm.
a) Lequel paraît le plus grand ?
b) Calcule leurs volumes (\(\pi \approx 3{,}14\)). Conclus.
a) Le cylindre A est plus haut, le B plus large : difficile de répondre à l'œil !
b)
Les deux cylindres ont exactement le même volume.
Doubler le rayon multiplie l'aire de la base par \(4\) ; diviser la hauteur par \(4\) compense exactement.
Pour le même prix, vaut-il mieux une pizza de \(30\) cm de diamètre ou deux pizzas de \(20\) cm de diamètre ? Justifie par un calcul d'aires (\(\pi \approx 3{,}14\)).
La grande pizza donne plus à manger (\(706{,}5 > 628\)).
Un aquarium est un pavé droit de \(80\) cm de long, \(40\) cm de large et \(50\) cm de haut. Il est rempli aux \(\dfrac{3}{4}\) de sa hauteur.
a) Calcule le volume d'eau, en cm³ puis en litres.
b) On pose au fond un cube plein de \(10\) cm d'arête. De combien le niveau de l'eau monte-t-il ?
a) Hauteur d'eau : \(\dfrac{3}{4}\) de \(50 = 37{,}5\) cm. \[80 \times 40 \times 37{,}5 = 3\,200 \times 37{,}5 = \mathbf{120\,000 \text{ cm}^3} = 120 \text{ dm}^3 = \mathbf{120 \text{ L}}\]
b) Le cube occupe \(10^3 = 1\,000\) cm³ : l'eau monte d'autant. Ce volume s'étale sur toute la surface du fond, \(80 \times 40 = 3\,200\) cm². La hausse du niveau vaut : \[1\,000 \div 3\,200 = 0{,}3125 \text{ cm} \approx \mathbf{0{,}3 \text{ cm}}\] (soit environ \(3\) mm).
Une tente a la forme d'un prisme droit. Sa base (l'avant de la tente) est un triangle isocèle de base \(2\) m et de hauteur \(1{,}5\) m, dont les deux autres côtés mesurent environ \(1{,}8\) m. La tente est longue de \(3\) m.
a) Calcule l'aire du triangle de base.
b) Calcule le volume de la tente.
c) Calcule l'aire de toile nécessaire (les deux triangles et les deux pans du toit, sans le sol).
a) \(\dfrac{2 \times 1{,}5}{2} = \mathbf{1{,}5 \text{ m}^2}\).
b) \(V = 1{,}5 \times 3 = \mathbf{4{,}5 \text{ m}^3}\).
c)
Toile nécessaire : \(3 + 10{,}8 = \mathbf{13{,}8 \text{ m}^2}\).
Un récupérateur d'eau de pluie est un cylindre de rayon \(0{,}5\) m et de hauteur \(1{,}2\) m (\(\pi \approx 3{,}14\)).
a) Calcule son volume en m³, puis en litres.
b) Pour le vider, on utilise un arrosoir de \(10\) L. Combien d'arrosoirs faut-il remplir ?
c) Un robinet le vide à \(12\) L par minute. Combien de temps faut-il pour le vider ? Donne la réponse en heures, minutes et secondes.
a) \(V \approx 3{,}14 \times 0{,}5^2 \times 1{,}2 = 3{,}14 \times 0{,}25 \times 1{,}2 = \mathbf{0{,}942 \text{ m}^3}\), soit \(\mathbf{942 \text{ L}}\).
b) \(942 \div 10 = 94{,}2\) : il faut remplir \(95\) arrosoirs (le dernier ne sera pas plein).
c) \(942 \div 12 = 78{,}5\) min. \(78\) min \(= 1\) h \(18\) min, et \(0{,}5\) min \(= 30\) s. Durée : \(1\) h \(18\) min \(30\) s.