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Chapitre 11
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Construire un patron d'un prisme droit



Calculer le volume d'un prisme droit



Construire un patron d'un cylindre de révolution



Calculer le volume d'un cylindre

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Méthode 1

Construire un patron d'un prisme droit

Énoncé

Construire un patron du prisme droit \mathrm{ABCDEF} ci-contre sachant que :
  • \mathrm{AB = 3\ cm}, \mathrm{AC = 3,5\ cm}\, et \,\mathrm{BC = 4\ cm ;}
  • \mathrm{AD = CF = BE = 1\ cm.}


Placeholder pour M1 figure énoncéM1 figure énoncé

Solution

Les deux bases sont en rouge.

Placeholder pour M1 figure solutionM1 figure solution


Explications

Un patron d'un prisme droit est composé de deux bases polygonales superposables (ici en rouge) et de rectangles (ici en bleu) dont une de leurs dimensions est la hauteur du prisme droit.
  • On commence par tracer une base, par exemple le triangle \mathrm{ABC}
    1
    .
  • On trace les rectangles
    2
    sur chaque côté du triangle.
  • On trace la seconde base
    3
    .
Placeholder pour M1 figure explicationsM1 figure explications
Supplément numérique
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13
Construire un patron d'un pavé droit de hauteur 2\text{ cm} et dont la base est un rectangle de longueur 4\text{ cm} et de largeur 3\text{ cm}.
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14
Construire un patron d'un prisme droit de hauteur 3,2\text{ cm} et dont la base est un triangle équilatéral de côté 4,5\text{ cm}.

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Voici le patron d'un solide.

Placeholder pour ex.15ex.15


Déterminer la nature de ce solide en donnant le maximum d'informations.
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16
Voici le patron d'un solide.

Placeholder pour ex.16ex.16


Déterminer la nature de ce solide en donnant le maximum d'informations.
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17
Construire un patron de ce prisme droit sachant que \,\text{AB = 5\ cm}, \text{BC = 5\ cm}, \text{AC = 2,5\ cm} et \text{BF = 3,5\ cm}.

Placeholder pour ex.17ex.17


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18
Construire un patron de ce prisme droit sachant que \mathrm{\widehat{BAD} = 100^\circ}, \text{BC = 6\ cm} et \text{AB = BF = 3\ cm}.

Placeholder pour Prisme droit ABCDEFGHPrisme droit ABCDEFGH
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Méthode 2

Calculer le volume d'un prisme droit

Énoncé

Calculer le volume du prisme droit ci-contre où \mathrm{BC = 3\ cm}, \mathrm{BD = 4\ cm}, \mathrm{CF = 7\ cm}\, et \,\mathrm{\widehat{CBD} = 90^\circ}.

Placeholder pour M2 figure énoncéM2 figure énoncé

Solution

Le triangle \mathrm{BCD} est une base du prisme.

\mathrm{Aire = \frac{BC \times BD}{2} = \frac{3\ cm \times 4\ cm}{2} = 6\ cm^2}

Son aire est \mathrm{6\ cm^2}.

\begin{aligned} \mathrm{Volume} &= \mathrm{aire\ de\ la\ base \times hauteur} \\ &= 6\ \mathrm{cm}^2 \times 7\ \mathrm{cm} \\ &= 42\ \mathrm{cm}^3 \end{aligned}

Explications

On commence par identifier les deux bases et la hauteur du prisme droit.
Ici, la base est un triangle rectangle car \mathrm{\widehat{CBD} = 90^\circ} et la hauteur du prisme mesure 7\text{ cm}.

On calcule ensuite l'aire d'une base.

Le volume du prisme droit est le produit de l'aire d'une base par la hauteur du prisme.
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19
On considère le prisme droit ci-dessous.

Placeholder pour ex.19ex.19

1. a. Quelle est la nature de sa base ?
b. Calculer l'aire de sa base.
2. a. Quelle est la hauteur de ce prisme ?
b. En déduire le volume du prisme.
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20
Quel est le volume de ce pavé droit sachant que \mathrm{AB = 6\ cm}, \mathrm{BF = 4\ cm} et \mathrm{AD = 3\ cm}\,?

Placeholder pour ex20ex20


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21
Calculer le volume d'un pavé droit de largeur \mathrm{5\ cm}, de longueur \mathrm{6,5\ cm} et de hauteur \mathrm{30\ mm}.
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22
Générateur d'exercices
Calculer le volume d'un prisme droit de hauteur \mathrm{4\ cm} et dont la base est un triangle rectangle de côtés \mathrm{6\ cm}, \mathrm{2,5\ cm}\, et \,\mathrm{6,5\ cm}.
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23
On considère le prisme droit ci-dessous.
On a \,\text{AB = 5\ cm}, \text{AC = 6\ cm}, \ \text{AD = 7,5\ cm}\, et \,\text{BH = 3,1\ cm}.

Placeholder pour ex.23ex.23


1. Quelle est la nature de sa base ?
2. Quel est le volume de ce prisme droit ?
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24
On souhaite construire un prisme droit à partir du parallélogramme ci-contre.

Placeholder pour ex.24ex.24


1. Calculer l'aire de ce parallélogramme.
2. Calculer le volume du prisme si la hauteur est égale à 8\text{ cm}. Donner la réponse en \text{mm}^3.
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Méthode 3

Construire un patron d'un cylindre de révolution

Énoncé

Construire un patron du cylindre de révolution ci-contre de hauteur \mathrm{7\ cm} et de rayon \mathrm{3\ cm.}

Placeholder pour M3 figure énoncéM3 figure énoncé

Solution

Voici un patron possible.

Placeholder pour M3 figure solutionM3 figure solution


Explications

On commence par identifier la hauteur h et le rayon \mathrm{R} du cylindre : ici h = 7\text{ cm}\, et \,\mathrm{R = 3\ cm}.
Un patron d'un cylindre est composé d'un rectangle et deux disques superposables de part et d'autre de ce rectangle le long des côtés qui s'enroulent.

La longueur \mathrm{L} du rectangle est égale au périmètre du disque. \mathrm{L = 2 \times \pi \times R = 2 \times \pi \times 3 \approx 6 \times 3,14}\ soit \ 18,84.
Donc la longueur du rectangle mesure environ \mathrm{18,84\ cm.}

La largeur du rectangle est la hauteur du cylindre. Ici la largeur du rectangle mesure \mathrm{7\ cm.}

Les deux disques ont pour rayon \mathrm{3\ cm.}
Supplément numérique
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25
On considère ci-dessous un patron d'un cylindre tel que \,\mathrm{BC \approx 88 \ mm}, \mathrm{AB = 34 \ mm}\, et \mathrm{EF = HG = 14 \ mm}.

Placeholder pour Patron d'un cylindrePatron d'un cylindre

Quelle est la hauteur de ce cylindre ?
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26
On considère ce cylindre tel que \mathrm{AB = 5\ cm}\, et \,\mathrm{BC = 1\ cm}.

Placeholder pour ex26ex26

1. Quelle est la hauteur du cylindre ?
2. Quel est le rayon des bases du cylindre ?
3. Quel est le périmètre d'une de ses bases ?
4. Quelles sont les dimensions du rectangle du patron du cylindre ?
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27
Construire un patron du cylindre précédent.
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28
Construire un patron de ce cylindre sachant que h = 1,5\text{ cm}\, et \,\text{R = 3\ cm}.

Placeholder pour ex.28ex.28


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Construire un patron d'un cylindre de hauteur 4\text{ cm} et dont la base a pour diamètre 5\text{ cm}.

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Construire un patron d'un cylindre de hauteur 5\text{ cm} et dont la base a pour diamètre 4\text{ cm}.
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Méthode 4

Calculer le volume d'un cylindre

Énoncé

Calculer le volume du cylindre ci-contre de hauteur \mathrm{7\ dm} et de rayon \mathrm{3\ dm.}
On donnera une valeur exacte en \mathrm{dm^3} et une valeur approchée en \mathrm{L}.

Placeholder pour M4 figure énoncéM4 figure énoncé

Solution

{\text{Volume} = \text{aire de la base} \times \text{hauteur}}
\phantom{Volume}{= \pi \times \text{R}^2 \times \text{hauteur}}
\phantom{Volume}{= \pi \times 3^2 \text{ dm}^2 \times 7 \text{ dm}}
\phantom{Volume}{= \pi \times 9 \text{ dm}^2 \times 7 \text{ dm}}
\phantom{Volume}{= \pi \times 63 \text{ dm}^3}
\phantom{Volume}{= 63\pi \text{ dm}^3}
\phantom{Volume}{\approx 63 \times 3,14 \text{ dm}^3}
\phantom{Volume}{\approx 197,82 \text{ dm}^3}

Le volume exact est {63\pi \text{ dm}^3}.
Le volume est d'environ {200 \text{ L}}.

Explications

On commence par identifier la hauteur h du cylindre et le rayon \text{R} des bases. Ici {h = 7 \text{ dm}} et {\text{R} = 3 \text{ dm}}. On s'assure que l'unité est la même et on convertit si nécessaire.
On applique la formule du volume du cylindre :
\text{Volume} = \text{aire de la base} \times \text{hauteur} = \pi \times \text{R}^2 \times h.
Pour finir, on convertit, si besoin, pour exprimer le résultat dans la bonne unité.

Rappel : {1 \text{ L} = 1 \text{ dm}^3}
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31
On considère le cylindre ci-dessous.

Placeholder pour ex.31ex.31


1. a. Quelle est la nature de sa base ?
b. Calculer l'aire de sa base. Donner la valeur exacte en \mathrm{cm^2}, puis une valeur approchée au dixième de \mathrm{cm^2} près.
2. a. Quelle est la hauteur du cylindre ?
b. En déduire le volume du cylindre. Donner la valeur exacte en \mathrm{cm^3}, puis une valeur approchée au dixième de \mathrm{cm^3} près.
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Générateur d'exercices
Calculer le volume d'un cylindre de rayon \mathrm{5 cm} et de hauteur \mathrm{2 cm}. Arrondir au \mathrm{cm^3}.
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33
Calculer le volume d'un cylindre de rayon \mathrm{8\ cm} et de hauteur \mathrm{65\ mm}. Arrondir au \mathrm{cm^{3}}.
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34
Calculer la valeur exacte du volume d'un cylindre de diamètre \mathrm{4\ cm} et de hauteur \mathrm{30\ cm}.
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35
Quel est le volume, en \mathrm{L}, d'un cylindre de rayon \mathrm{4\ dm} et de hauteur \mathrm{3,5\ dm}\,? En donner la valeur exacte et l'arrondi à l'unité près.
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36
Dans le cylindre ci-contre, on a \text{AB} = 38 \text{ mm} et \text{BC} = 2,7 \text{ cm}. Donner l'arrondi au \text{cm}^3 du volume de ce cylindre.

Placeholder pour ex.36ex.36


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37
On considère le cylindre ci-contre tel que \text{OO' = 3,6\ cm} cm et \text{O'M = 3\ cm}. Donner l'arrondi au \text{cm}^3 du volume de ce cylindre.

Placeholder pour ex.37ex.37


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