G4 – Géométrie dans l'espace

0 – Activité

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Voici quelques descriptions/définitions d'objets de l'espace:
tétraèdre:objet dont toutes les faces sont des triangles
prisme : objet ayant deux faces de bases polygonales parallèles et dont les faces latérales sont des parallélogrammes
tore : beignet
cylindre : tube
sphère : boule
Observe à l'écran les volumes ci-dessus et remplis le tableau suivant :
FigureNuméro de l' (des)objet(s)
Prisme             
Pyramide             
Tétraèdre             
Cône             
Sphère             
Cylindre             
Cube             
Tore             

I – Parallélépipède rectangle

Le pavé droit, appelé aussi parallélépipède rectangle, est un solide dont les six faces sont des rectangles.

Un pavé droit a :
6 faces qui sont des rectangles 2 à 2 parallèles
8 sommets qui sont des points
12 arêtes qui sont des segments 4 à 4 parallèles

En considérant le pavé droit ci-dessous :
Les arêtes parallèles à l’arête [HG] sont les arêtes [EF],[AB] et [DC].
Les arêtes [AD] et [AB] sont perpendiculaires à l’arête [AE].
Les faces ADHE et CBFG sont parallèles.
Les faces ADCB et AEFB sont perpendiculaires à la face ADHE.

Un cube est un pavé droit particulier dont les six faces sont des carrés.

un patron d'un solide est un dessin en grandeur réelle qui permet de fabriquer le solide, après découpage et pliage.

Patron d'un pavé :

Soit un pavé de longueur L, de largeur l et de hauteur h.
Volume = L × l × h

II – Prisme droit

Un prisme droit est un solide ayant :
deux bases qui sont des polygones parallèles et superposables;
des faces latérales qui sont des rectangles perpendiculaires aux bases.

La hauteur d’un prisme droit est la longueur d’une arêtes latérales (qui relie les 2 basses).

En considérant le prisme droit ci-dessous :
Les faces ABC et DEF sont parallèles.
Les faces ABED et ABC sont perpendiculaires.

Patron d'un prisme :

Patron d'un prisme à base quadrilatère

Un pavé est un prisme droit à base rectangulaire.

le volume V d'un prisme est V = Aire de la base × hauteur .

III – Cylindre

Un cylindre est un solide ayant :
deux bases qui sont des disques parallèles et superposables;
une face latérale qui est un rectangle perpendiculaire aux bases.

La hauteur d’un prisme droit est la longueur d’une arêtes latérales (qui relie les 2 basses).


Patron d'un cylindre :

La surface latérale du cylindre est représentée par un rectangle dont :
une dimension est la hauteur h du cylindre
l’autre dimension est le périmètre 2× π × r du cercle de base de rayon r


le volume V d'un cylindre est V = Aire de la base × hauteur = π × r2 × hauteurr est le rayon de la base.

IV – Pyramide

une pyramide est un solide qui a
une face de forme polygonale (avec plusieurs côtés) appelée base de la pyramide,
des faces latérales de forme triangulaire, ayant un sommet commun.

le sommet commun des faces latérales est le sommet de la pyramide

Dans la pyramide SABCD,
le quadrilatère ABCD est la base.
les triangles SAB, SBC, SCD et SAD sont les faces latérales.
S est le sommet de la pyramide.
[SH] est la hauteur de la pyramide.
Patron d'une Pyramide :


La base est rectangulaire

l'aire latérale d'une pyramide est l'aire des faces latérales.

avec l'exemple précédent, l'aire latérale est égale à la somme des aires des 4 triangles rectangles du patron.

le volume V d'une pyramide est V =
1
3
× Aire de la base × hauteur
.

V – cône de révolution

un cône de révolution est un solide obtenu en faisant tourner un triangle rectangle autour d'un des côtés de son angle droit.

Ce cône a été obtenu par rotaton du triangle rectangle SHA autour du côté [SH],
Le disque de centre H et de rayon HA est la base du cône.
S est le sommet de la pyramide.
[SH] est la hauteur du cône.
[SA] est une génératrice du cône.

le volume V d'un cône est V =
1
3
× Aire de la base × hauteur =
1
3
× π × r2 × hauteur
r est le rayon de la base.