3ème

Espace et Volumes

Exercices, challenges et problèmes corrigés pour maîtriser la géométrie dans l’espace, étudier des sections et calculer des volumes.

Exercices

Exercices directement conformes aux attendus du programme. Exploiter une section, calculer un volume. Agrandissements ou coordonéées dans l’espace.

Challenges

Configurations plus techniques avec plusieurs étapes de raisonnement : volumes composés, conversions, sections.

Problèmes

Problèmes contextualisés inspirés des sujets du brevet des collèges pour modéliser une situation en 3D, choisir les bonnes dimensions et calculer des volumes.

Les exercices et challenges sont rangés par ordre de difficulté.

Exercice 1 : Coordonnées Correction gratuite

Un planisphère permet de représenter la surface de la Terre sur un plan.

Les villes de Paris, Hanoï, Canberra et Mexico sont repérées sur le planisphère ci-dessous.

Planisphère
Paris Hanoï Canberra Mexico

Question
À l’aide du planisphère, donner les coordonnées géographiques approchées de Paris, Hanoï, Canberra et Mexico.

Correction
Paris (48,9° N ; 2,4° E) Hanoï (21,0° N ; 105,8° E) Canberra (35,3° S ; 149,1° E) Mexico (19,4° N ; 99,1° O)
Exercice 2 : Coordonnées

Les points \(A\), \(B\) et \(C\) sont placés sur le globe terrestre ci-dessous.

Les graduations sont indiquées tous les \(15^\circ\).

Globe terrestre
A B C

Question
Pour chacun des points \(A\), \(B\) et \(C\), donner sa latitude puis sa longitude.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 3 : Coordonnées

Les points \(A\), \(B\), \(C\) et \(D\) sont placés sur le globe terrestre ci-dessous.

Les graduations sont indiquées tous les \(15^\circ\).

Globe terrestre
A B C D

Question
1) Dans quel hémisphère se situe le point \(A\) : l’hémisphère Nord ou l’hémisphère Sud ?
2) Donner les coordonnées géographiques des quatre points \(A\), \(B\), \(C\) et \(D\).
3) Placer le point \(E\) de coordonnées \((45^\circ\text{ N}\ ;\ 15^\circ\text{ E})\).

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 4 : Volume

On considère les quatre solides représentés ci-dessous.

Pour chacun d’eux, calculer le volume exact, puis donner une valeur approchée à l’unité près.

Solide A
O 2,5 cm

La mesure indiquée est un rayon.

Solide B
O M 7 cm

Le point \(M\) appartient à la sphère.

Solide C
O 12 dm

La mesure indiquée est le diamètre.

Solide D
10 m

Ce solide est une demi-sphère.

On rappelle que le volume d’une sphère de rayon \(r\) est :
\[ V=\dfrac{4}{3}\pi r^3 \]

Question
Calculer le volume exact de chacun des quatre solides, puis donner une valeur approchée à l’unité près.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 5 : Volume

On considère les trois pyramides représentées ci-dessous.

Calculer le volume de chacune d’elles.

Pyramide A
S H 9 cm 6 cm 4 cm

La base est un rectangle.

Pyramide B
S H 10 cm 6 cm 8 cm

La base est un triangle rectangle.

Pyramide C
H 12 cm S 5 cm 9 cm

La base est un triangle quelconque.

On rappelle que le volume d’une pyramide est :
\[ V = \dfrac{\mathcal B\times h}{3} \]
où \(\mathcal B\) désigne l’aire de la base et \(h\) la hauteur de la pyramide.

Question
Calculer le volume de chacune des trois pyramides.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 6 : Volume

On considère les trois solides représentés ci-dessous.

Calculer leur volume exact, puis donner une valeur approchée à l’unité près.

Solide A
S 9 cm O 4 cm

La mesure verte est le rayon de la base.

Solide B
S 12 dm 10 dm

La mesure verte est le diamètre de la base.

Solide C
4 m 3 m 8 m

Le solide est formé d’un cylindre surmonté d’un cône.

Le volume d’un cône de rayon \(r\) et de hauteur \(h\) est :
\[ V_{\text{cône}} = \dfrac{\pi r^2h}{3} \]
Le volume d’un cylindre de rayon \(r\) et de hauteur \(h\) est :
\[ V_{\text{cylindre}} = \pi r^2h \]

Question
Calculer le volume exact de chacun des trois solides, puis donner une valeur approchée à l’unité près.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 7 : Volume
On considère une pyramide \(P_1\) de sommet \(S\) et de base rectangulaire \(ABCD\).
Pyramide \(P_1\)
S H 9 cm 8 cm 6 cm A B C D
Pyramide \(P_1\) → \(\times 1{,}5\) → Pyramide \(P_2\)

\(P_2\) est obtenue par un agrandissement de coefficient \(1{,}5\) de \(P_1\).

Questions
1 Pyramide \(P_1\)
a) Calculer l’aire de la base \(ABCD\).
b) Calculer le volume de la pyramide \(P_1\).
c) Calculer la longueur de la diagonale \([AC]\) de la base.
2 Pyramide \(P_2\)
a) En déduire l’aire de sa base.
b) En déduire son volume.
c) En déduire la longueur de la diagonale correspondant à \([AC]\).
Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 8 : Section

On considère un cylindre de révolution de hauteur \(14\text{ cm}\) et de rayon de base \(3\text{ cm}\).

On coupe ce cylindre par un plan parallèle à ses bases, situé à \(5\text{ cm}\) de la base inférieure.

Questions

1) Quelle est la nature de la section obtenue ?

2) Déterminer le rayon et le diamètre de cette section.

3) Calculer l’aire exacte de la section.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 9 : Section

On considère un cône de révolution de sommet \(S\), de centre de base \(O\), de hauteur \(SO=10\text{ cm}\) et de rayon \(OM=6\text{ cm}\).

Le point \(H\) appartient au segment \([SO]\) et vérifie \(SH=4\text{ cm}\). On coupe le cône par un plan passant par \(H\) et parallèle à sa base.

Questions

1) Quelle est la nature de la section obtenue ? Préciser son centre.

2) Calculer le rayon de cette section.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Exercice 10 : Section

On considère un cône de révolution de hauteur \(18\text{ cm}\) et de rayon de base \(12\text{ cm}\).

On coupe ce cône par un plan parallèle à sa base, situé à \(6\text{ cm}\) du sommet.

Questions

1) Calculer le volume exact du cône initial, puis donner une valeur approchée à l’unité près.

2) Calculer le rayon du petit cône obtenu après la section, puis son volume exact et une valeur approchée à l’unité près.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 1 Correction gratuite

Pour fabriquer un vide-poche, on utilise un bloc de résine ayant la forme d’un pavé droit.

Ce bloc mesure \(12\text{ cm}\) de longueur, \(10\text{ cm}\) de largeur et \(5\text{ cm}\) de hauteur.

On réalise au centre du bloc un creux en forme de demi-boule de diamètre \(8\text{ cm}\).

12 cm 5 cm 10 cm

Question

Calculer le volume de résine nécessaire pour fabriquer ce vide-poche, arrondi au centième de \(\text{cm}^3\).

Correction

Bilan des réponses

Le volume de résine nécessaire pour fabriquer le vide-poche est d’environ \(465{,}96\text{ cm}^3\).

Volume du pavé droit :

\[ V_{\text{bloc}} = 12 \times 10 \times 5 \]

\[ \textcolor{#e1a65f}{ V_{\text{bloc}} = 600\text{ cm}^3 } \]

Le creux a un diamètre de \(8\text{ cm}\). Son rayon vaut :

\[ r = \dfrac{8}{2} = \textcolor{#ff9b78}{ 4\text{ cm} } \]

Volume du creux en demi-boule :

\[ V_{\text{creux}} = \dfrac12 \times \dfrac43 \pi \textcolor{#ff9b78}{r}^{\,3} \]

\[ V_{\text{creux}} = \dfrac23 \pi \times \left( \textcolor{#ff9b78}{4} \right)^3 \]

\[ \textcolor{#ff7b69}{ V_{\text{creux}} \approx 134{,}04\text{ cm}^3 } \]

On retire le volume du creux au volume du bloc.

\[ V_{\text{résine}} = \textcolor{#e1a65f}{600} - \textcolor{#ff7b69}{134{,}04} \]

\[ \textcolor{gold}{ V_{\text{résine}} \approx 465{,}96\text{ cm}^3 } \]

Il faut environ \(465{,}96\text{ cm}^3\) de résine pour fabriquer le vide-poche.

Challenge 2

Une borne décorative est fabriquée en résine.

Sa partie inférieure est un cylindre de rayon \(7\text{ cm}\) et de hauteur \(16\text{ cm}\).

Le cylindre est surmonté d’une demi-boule de même rayon.

Pour alléger la borne, on creuse sous celle-ci une cavité ayant la forme d’un cône de rayon \(3\text{ cm}\) et de hauteur \(8\text{ cm}\).

Questions

1) Calculer le volume de résine réellement utilisé pour fabriquer la borne après avoir creusé la cavité conique. Arrondir à l’unité de \(\text{cm}^3\).

2) La résine utilisée a une masse volumique de \(1{,}2\text{ g/cm}^3\). Calculer la masse de la borne en kilogrammes, arrondie au centième.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 3

Une commune installe dans un parc une sculpture composée d’un socle cylindrique surmonté d’une boule décorative.

Le cylindre a un rayon de \(1{,}5\text{ m}\) et une hauteur de \(4\text{ m}\).

La boule a un diamètre de \(4\text{ m}\).

La boule est fixée au centre de la face supérieure du cylindre. La zone de contact entre les deux solides est suffisamment petite pour être négligée dans les calculs.

4 m 1,5 m 4 m

Questions

1) Calculer l’aire de la surface de la boule et l’aire latérale du cylindre. Arrondir chaque résultat au centième de \(\text{m}^2\).

Aide : l’aire de la surface d’une boule de rayon \(r\) est donnée par \[ A_{\text{boule}} = 4\pi r^2 \]

2) La base inférieure du cylindre repose sur le sol et n’est pas vernie. La face supérieure du cylindre, sa surface latérale et toute la surface de la boule sont vernies. Calculer l’aire totale à vernir, arrondie au centième de \(\text{m}^2\).

3) Deux couches de vernis sont nécessaires. On prévoit également \(8\%\) de vernis supplémentaire pour tenir compte des pertes lors de l’application. Un pot permet de couvrir \(30\text{ m}^2\). Combien de pots faut-il acheter au minimum ?

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 4

Dans un atelier, des blocs cubiques de savon sont transformés pour fabriquer des savons cylindriques.

Chaque bloc de départ est un cube de \(8\text{ cm}\) d’arête.

Dans chaque cube, on taille un cylindre de \(8\text{ cm}\) de hauteur et de \(8\text{ cm}\) de diamètre. Les chutes de savon sont conservées puis refondues.

bloc de départ découpe savon cylindrique

Questions

1) Calculer le volume du savon cylindrique, puis le volume de savon retiré lors de la découpe d’un bloc. Arrondir les résultats au \(\text{cm}^3\) près.

2) Toutes les chutes de savon sont refondues. Combien de blocs faut-il découper au minimum pour récupérer suffisamment de savon afin de fabriquer un nouveau cube de \(8\text{ cm}\) d’arête ?

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 5

Une boîte de billes a la forme d’une pyramide régulière à base carrée.

Le côté de sa base mesure \(30\text{ cm}\) et sa hauteur mesure \(20\text{ cm}\).

Le couvercle est obtenu en coupant la boîte par un plan parallèle à sa base, situé à \(8\text{ cm}\) du sommet de la pyramide.

H S 30 cm 20 cm 8 cm

Questions

1) Calculer le volume total de la boîte.
2) Calculer le volume du couvercle.
3) En déduire le volume du tronc de pyramide dans lequel seront placées les billes.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 6

Un verre a la forme d’un cylindre de \(12\text{ cm}\) de hauteur et de rayon \(5\text{ cm}\).

On pose sur ce verre un entonnoir en forme de cône, pointe vers le bas. L’ouverture de l’entonnoir a un rayon de \(7\text{ cm}\) et sa hauteur est de \(8{,}4\text{ cm}\).

La pointe \(A\) de l’entonnoir se trouve à l’intérieur du verre. On souhaite remplir le verre d’eau sans que l’eau atteigne cette pointe.

K H A O 7 cm 5 cm 8,4 cm 12 cm

Question

Calculer la hauteur maximale d’eau que l’on peut verser dans le verre sans atteindre la pointe \(A\) de l’entonnoir.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 7

Lina récupère l’eau de pluie pour arroser les plantes de son jardin.

Elle utilise une cuve ayant la forme d’un cône de révolution, de rayon \(44\text{ cm}\) et de hauteur \(74\text{ cm}\).

À chaque arrosage, Lina utilise \(5\) arrosoirs contenant chacun \(6\text{ L}\) d’eau. Elle arrose son jardin tous les deux jours.

O S 74 cm 44 cm

Questions

1) Calculer la capacité de la cuve en litres, à l’unité près.

2) La cuve est pleine et il ne pleut plus. Combien d’arrosages complets Lina pourra-t-elle effectuer ?

3) Le premier arrosage est effectué le jour où la cuve est remplie. Lina arrose ensuite tous les deux jours. Au bout de combien de jours effectuera-t-elle son dernier arrosage complet ?

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 8

Dans son jardin, Inès utilise un composteur ayant la forme d’un tronc de cône.

Le composteur mesure \(120\text{ cm}\) de hauteur et sa base inférieure a un rayon de \(54\text{ cm}\).

Si l’on prolonge ses côtés vers le haut, ils se rejoignent au point \(S\), situé à \(60\text{ cm}\) au-dessus de l’ouverture du composteur.

S O 60 cm 120 cm 54 cm r

Questions

1) Le petit cône situé au-dessus du composteur est une réduction du grand cône. Calculer le volume maximal du composteur en \(\text{cm}^3\), puis donner sa capacité en litres à l’unité près.

2) Après quelques semaines, le compost atteint les \(\dfrac23\) de la hauteur du composteur. Calculer le volume de compost présent, en litres à l’unité près.

À savoir

Le composteur est le récipient dans lequel on dépose les déchets naturels.

Le compost est la matière obtenue après la décomposition de déchets comme les épluchures de fruits et légumes, les feuilles ou l’herbe.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 9

On considère un pavé droit MNPQRSTU tel que \(MN=7\text{ cm}\), \(MQ=6\text{ cm}\) et \(MR=11\text{ cm}\).

Le point \(I\) appartient à \([MR]\) et vérifie \(MI=6\text{ cm}\). Le point \(K\) appartient à \([ST]\) et vérifie \(TK=4\text{ cm}\).

Un plan passant par \(I\) et \(K\), parallèle à la droite \((MN)\), coupe \([NS]\) en \(J\) et \([RU]\) en \(L\). On obtient ainsi la section \(IJKL\).

M N Q P R S U T I J K L 11 cm 6 cm 7 cm 6 cm 4 cm

Questions

1) Quelle est la nature de la section \(IJKL\) ?

2) Calculer les dimensions de la section \(IJKL\). Donner la valeur exacte puis une valeur approchée au centième lorsque cela est nécessaire.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Challenge 10

On considère un pavé droit MNPQRSTU tel que \(MN=56\text{ cm}\), \(NP=38\text{ cm}\) et \(NS=30\text{ cm}\).

Le point \(K\) appartient à \([NS]\) tel que \(NK=15\text{ cm}\). Le plan passant par \(M\), \(Q\) et \(K\) coupe l’arête \([PT]\) en \(L\). Ainsi, \(LP = 15\text{ cm}\)

On obtient ainsi la section \(MQLK\).

M N P Q R S T U K L 56 cm 38 cm 30 cm 15 cm

Questions

1) Quelle est la nature de la section \(MQLK\) ?
2) Calculer l’aire de cette section.
3) Calculer le volume du prisme \(MNKQPL\).

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 1 Correction gratuite

Une capsule de complément alimentaire est constituée d’un cylindre droit de longueur \(12\text{ mm}\), fermé à chacune de ses extrémités par une demi-sphère de rayon \(4\text{ mm}\).

On souhaite déterminer le volume total occupé par cette capsule.

12 mm 4 mm

Questions

1) Quelles sont les deux dimensions utiles pour calculer le volume de la partie cylindrique de la capsule ?
2) Calculer le volume total de la capsule, puis donner le résultat arrondi au \(\text{mm}^3\) près.

Correction

Bilan des réponses

1) Le cylindre a un rayon de \(4\text{ mm}\) et une longueur de \(12\text{ mm}\).

2) Le volume total de la capsule est d’environ \(871\text{ mm}^3\).

1) Quelles sont les dimensions utiles ?

Pour calculer le volume du cylindre, on a besoin de son rayon et de sa hauteur.

12 mm 4 mm

\[ \textcolor{skyblue}{r=4\text{ mm}} \qquad \text{et} \qquad \textcolor{#ff7b79}{h=12\text{ mm}} \]


2) Calculer le volume total de la capsule.

Étape 1 — Calculer le volume du cylindre

Cylindre 12 mm 4 mm
Base du cylindre 4 mm

Le rayon de la base vaut \(4\text{ mm}\) et la hauteur du cylindre vaut \(12\text{ mm}\).

\[ \textcolor{#ff7b79}{ V_{\text{cylindre}}} = \pi \times \textcolor{skyblue}{4^2} \times \textcolor{#ff7b79}{12} \]

\[ \textcolor{#ff7b79}{ V_{\text{cylindre}} \approx 603{,}2\text{ mm}^3 } \]

Étape 2 — Calculer le volume des deux demi-sphères

Les deux demi-sphères sont identiques. Chacune possède un rayon de \(4\text{ mm}\).

Les deux demi-sphères 4 mm 4 mm deux demi-sphères = une sphère entière

Deux demi-sphères identiques forment ensemble une sphère entière de rayon \(4\text{ mm}\).

Sphère obtenue 4 mm

\[ \textcolor{#b98cff}{ V_{\text{deux demi-sphères}}} = \frac{4}{3} \times \pi \times \textcolor{skyblue}{4^3} \]

\[ \textcolor{#b98cff}{ V_{\text{deux demi-sphères}} \approx 268{,}1\text{ mm}^3 } \]

Étape 3 — Calculer le volume total de la capsule

\[ \textcolor{#67d391}{ V_{\text{capsule}}} \approx \textcolor{#ff7b79}{603{,}2} + \textcolor{#b98cff}{268{,}1} \]

\[ \textcolor{#67d391}{V_{\text{capsule}}} \approx \textcolor{#67d391}{ 871{,}3\text{ mm}^3 } \]

Arrondi au \(\text{mm}^3\) près :

\[ \textcolor{#67d391}{ V_{\text{capsule}} \approx 871\text{ mm}^3 } \]


Problème 2 ★ ☆ ☆

Le Centre Aquatique Olympique de Saint-Denis possède un grand bassin de compétition.

Pour cet exercice, on modélise ce bassin par un pavé droit de \(50\text{ m}\) de longueur, \(25\text{ m}\) de largeur et \(2\text{ m}\) de profondeur.

Un matin, la hauteur d’eau dans le bassin est de \(1{,}80\text{ m}\).

Rose Center for Earth and Space
La figure n’est pas en vraie grandeur.

Questions

1) Calculer l’aire du fond du bassin.
2) Calculer le volume d’eau présent dans le bassin lorsque la hauteur d’eau est de \(1{,}80\text{ m}\). Donner également ce volume en litres.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 3 ★ ★ ☆

Pour une étude géométrique, on modélise la pyramide du Louvre par une pyramide régulière à base carrée.

Dans ce modèle, le carré de base a un côté de \(36\text{ m}\) et la hauteur de la pyramide est de \(21\text{ m}\).

Le musée souhaite également réaliser une maquette semblable à la pyramide réelle. Sur cette maquette, le côté de la base mesure \(9\text{ cm}\).

Rose Center for Earth and Space
A B C D S O La figure n’est pas en vraie grandeur.

Questions

1) Calculer l’aire de la base carrée de la pyramide.
2) Calculer le volume de la pyramide modélisant la pyramide du Louvre.
3) Déterminer le coefficient de réduction permettant de passer de la pyramide à sa maquette.
4) Calculer la hauteur de la maquette, puis son volume en \(\text{cm}^3\).

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 4 ★ ★ ☆

Située dans le parc de la Villette à Paris, La Géode est un bâtiment dont l’enveloppe extérieure a la forme d’une grande sphère.

Pour cet exercice, on assimile La Géode à une boule de diamètre \(36\text{ m}\).

Une maquette de La Géode est ensuite réalisée. Son diamètre est de \(18\text{ cm}\).

La Géode de Paris
O 36 m

Questions

1) Déterminer le rayon de La Géode, puis calculer le volume de la boule qui la modélise. Arrondir le résultat au \(\text{m}^3\) près.
2) Déterminer le coefficient de réduction permettant de passer de La Géode à la maquette.
3) En utilisant le coefficient de réduction, déterminer le volume de la maquette en \(\text{cm}^3\). Arrondir le résultat à l’unité.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 5 ★ ★ ★

À New York, le Rose Center for Earth and Space abrite la Hayden Sphere, une grande sphère installée à l’intérieur d’un vaste volume vitré.

Pour cet exercice, on utilise une modélisation géométrique simplifiée : le bâtiment est assimilé à un cube de côté \(30\text{ m}\) et la Hayden Sphere à une sphère de centre \(O\), placée au centre du cube.

Dans un plan horizontal passant par \(O\), la sphère est située à \(3\text{ m}\) de chacune des quatre faces verticales du cube.

Les dimensions utilisées ici sont fictives et servent uniquement au problème.

Rose Center for Earth and Space
O 30 m

Questions

1) On coupe le cube par le plan horizontal passant par \(O\), parallèle à sa base. Quelle est la nature de la section obtenue et quelles sont ses dimensions ?
2) Calculer le diamètre puis le rayon de la sphère.
3) Calculer le volume de la sphère. Arrondir à l’unité.
4) Calculer le volume de l’espace situé à l’intérieur du cube mais à l’extérieur de la sphère. Arrondir à l’unité.
5) Un plan incliné traverse la sphère sans lui être tangent. Quelle est la nature de la section obtenue ?

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 6 BREVET ★ ☆ ☆

Pour amortir les chocs contre les autres embarcations ou le quai, les péniches sont équipées de boudins de protection.

Calculer le volume exact en \(\text{cm}^3\) du boudin de protection ci-dessous, puis arrondir au centième :

50 cm AC = 16 cm A C La figure n’est pas en vraie grandeur.
Rappel :

Volume d’un cylindre de révolution :

\[ V=\pi R^2h \]

où \(h\) désigne la hauteur du cylindre et \(R\) le rayon de la base.

Volume d’une boule :

\[ V=\frac{4}{3}\pi R^3 \]

où \(R\) désigne le rayon de la boule.

D’après DNB — Amérique du Nord, 2014.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 7 BREVET ★ ★ ☆

Le gros globe de cristal est un trophée attribué au vainqueur de la coupe du monde de ski.

Ce trophée pèse \(9\text{ kg}\) et mesure \(46\text{ cm}\) de hauteur.

1) Le biathlète français Martin Fourcade a remporté le sixième gros globe de cristal de sa carrière en 2017 à Pyeongchang en Corée du Sud.
Donner approximativement la latitude et la longitude de ce lieu repéré sur la carte ci-dessous.


Carte du monde situant Pyeongchang

2) On considère que ce globe est composé d’un cylindre en cristal de diamètre \(6\text{ cm}\), surmonté d’une boule de cristal. Voir schéma ci-contre. Montrer qu’une valeur approchée du volume de la boule de ce trophée est de \(6\,371\text{ cm}^3\).

23 cm 23 cm 6 cm

3) Marie affirme que le volume de la boule de cristal représente environ \(90\%\) du volume total du trophée.
A-t-elle raison ?

Rappels : \[ V_{\text{boule}} = \frac{4}{3}\pi R^3 \] \[ V_{\text{cylindre}} = \pi r^2h \]

D’après DNB — Métropole, 28 juin 2018.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 8 BREVET ★ ★ ☆

On considère les trois solides suivants :

— la boule de centre \(O\) et de rayon \(SO\) tel que \(SO=3\text{ cm}\) ;
— la pyramide \(SEFGH\) de hauteur \(3\text{ cm}\) dont la base est le carré \(EFGH\) de côté \(6\text{ cm}\) ;
— le cube \(ABCDEFGH\) d’arête \(6\text{ cm}\).

Ces trois solides sont placés dans un récipient.

Ce récipient est représenté par le pavé droit \(ABCDIJKL\) de hauteur \(15\text{ cm}\) dont la base est le carré \(ABCD\) de côté \(6\text{ cm}\).

A B C D E F G H I J K L S O La figure n’est pas en vraie grandeur.

Questions

1) Calculer le volume du cube \(ABCDEFGH\) en \(\text{cm}^3\).
2) Calculer le volume de la pyramide \(SEFGH\) en \(\text{cm}^3\).
3) Calculer le volume de la boule en \(\text{cm}^3\). (On arrondira à l’unité près.)
4) En déduire le volume occupé par les trois solides à l’intérieur du pavé \(ABCDIJKL\) en \(\text{cm}^3\).
5) Pourra-t-on verser dans ce récipient \(20\text{ cL}\) d’eau sans qu’elle ne déborde ?

D’après DNB — Polynésie, septembre 2009.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 9 BREVET ★ ★ ☆

Un restaurant propose en dessert des coupes de glace composées de trois boules supposées parfaitement sphériques, de diamètre \(4{,}2\text{ cm}\).

Le pot de glace au chocolat ayant la forme d’un parallélépipède rectangle est plein, ainsi que le pot de glace cylindrique à la vanille.

Pot de glace au chocolat Chocolat 20 cm 12 cm 15 cm
Pot de glace à la vanille Vanille 15 cm 14 cm

Le restaurateur veut constituer des coupes avec deux boules au chocolat et une boule à la vanille.

Questions

1. a) Montrer que le volume d’un pot de glace au chocolat est \(3\,600\text{ cm}^3\).
b) Calculer la valeur arrondie au \(\text{cm}^3\) du volume d’un pot de glace à la vanille.
2) Calculer la valeur arrondie au \(\text{cm}^3\) du volume d’une boule de glace contenue dans la coupe.
3) Sachant que le restaurateur doit faire \(100\) coupes de glace, combien doit-il acheter de pots au chocolat et de pots à la vanille ?

D’après DNB — Nouvelle-Calédonie, mars 2011.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Problème 10 BREVET ★ ★ ★

Lola fabrique des cônes en papier qui lui serviront de barquettes pour pouvoir vendre des frites.

Dans le fond de chaque cône, elle versera soit de la mayonnaise, soit de la sauce tomate.

Elle décide de fabriquer \(400\) cônes en papier et elle doit estimer le nombre de bouteilles de mayonnaise et de sauce tomate qu’elle doit prévoir.

\(80\%\) des acheteurs prennent de la sauce tomate, tous les autres prennent de la mayonnaise.

La bouteille de mayonnaise est assimilée à un cylindre de révolution dont le diamètre de base est \(5\text{ cm}\) et la hauteur \(15\text{ cm}\).
La bouteille de sauce tomate a une capacité de \(500\text{ mL}\).

Le cône de frites A B C E F G S La sauce est versée jusqu’au cercle de diamètre [EG].
Schéma et mesures de Lola 12 cm 20 cm 5 cm A B C E F G S
On sait que :
\(B\) est le milieu de \([AC]\) ;
\(F\) est le milieu de \([EG]\) ;
\(BS=20\text{ cm}\) ;
\(FS=5\text{ cm}\) ;
\(AC=12\text{ cm}\).

Questions

1) Montrer que le rayon \([EF]\) du cône de sauce mesure \(1{,}5\text{ cm}\).
2) Montrer que le volume de sauce pour un cône de frites est d’environ \(11{,}78\text{ cm}^3\).
3) Déterminer le nombre de bouteilles de chaque sauce que Lola devra acheter.

D’après DNB — Grèce, juin 2019.

Correction

🚫 Ce corrigé est réservé aux membres. Connectez-vous ou achetez le pack.

Tout ce qu’il faut pour maîtriser les espaces et volumes

30 Exercices progressifs
100 % Corrections détaillées
+125 Figures claires

Accès au contenu complet

Débloque toutes les corrections détaillées de 3ème

Accède aux méthodes rédigées étape par étape, aux calculs expliqués, aux figures claires et à l’ensemble des exercices, challenges et problèmes proposés sur le site.

  • Accès immédiat
  • Paiement unique
  • Accès illimité
Accéder aux corrections

Paiement sécurisé · Accès activé immédiatement