Mathématiques
Comment calculer le volume d'un cylindre ?
Réponse rapide
On multiplie l'aire de la base (un disque) par la hauteur : V = π × r² × h. Un cylindre de rayon 5 cm et de hauteur 12 cm a un volume d'environ 942 cm³, presque 1 L.
En une phrase
Le volume d'un cylindre, c'est l'aire de son disque de base multipliée par sa hauteur : V = π × r² × h.
Explication
Un cylindre (ou cylindre de révolution) est un solide formé de deux disques identiques et parallèles, reliés par une surface courbe : une boîte de conserve, une bougie ou un tuyau en sont des exemples. Son volume est la place qu'il occupe, ou ce qu'il peut contenir. Pour l'idée générale, vois le volume.
mug
seau
casserole
Imagine un cylindre comme une pile de pièces de monnaie identiques. Chaque pièce est un disque très fin, d'aire π × r² (vois l'aire d'un disque). Empilées jusqu'à la hauteur h, elles occupent un volume égal à l'aire de la base multipliée par la hauteur :
V = π × r² × h
C'est la même règle que pour un prisme droit : volume = aire de la base × hauteur. Pour un pavé droit, la base est un rectangle ; pour un cylindre, c'est un disque.
Ici, r est le rayon du disque de base (la moitié du diamètre) et h la hauteur du cylindre. On multiplie trois longueurs, donc le résultat s'exprime en unités de volume : cm³, m³, mm³.
Pour les liquides, on donne souvent le volume en litres :
- 1 dm³ = 1 L, donc 1000 cm³ = 1 L (et 1 cm³ = 1 mL)
- 1 m³ = 1000 L
Remarque : le rayon est au carré, pas la hauteur. Le rayon compte donc beaucoup plus. Doubler la hauteur double le volume, mais doubler le rayon le multiplie par 4. Une casserole large et basse peut contenir bien plus qu'un verre haut et étroit.
Ne confonds pas le volume et l'aire de la surface. Le volume est l'espace intérieur (cm³). L'aire totale mesure la matière de l'extérieur (cm²) : deux disques plus la surface latérale, 2 × π × r² + 2 × π × r × h.
Exemples
| Rayon r | Hauteur h | r² | Aire de base π × r² (π ≈ 3,14) | Volume |
|---|---|---|---|---|
| 1 cm | 10 cm | 1 | 3,14 cm² | 31,4 cm³ |
| 3 cm | 5 cm | 9 | 28,26 cm² | 141,3 cm³ |
| 5 cm | 12 cm | 25 | 78,5 cm² | 942 cm³ |
| 10 cm | 20 cm | 100 | 314 cm² | 6280 cm³ = 6,28 L |
| 2 m | 3 m | 4 | 12,56 m² | 37,68 m³ |
Exemple résolu : une boîte de conserve a un diamètre de 8 cm et une hauteur de 10 cm. Le rayon vaut 8 ÷ 2 = 4 cm. Aire de la base = 3,14 × 4² = 3,14 × 16 = 50,24 cm². Volume = 50,24 × 10 = 502,4 cm³, soit environ un demi-litre.
Erreurs fréquentes
- Prendre le diamètre à la place du rayon. Divise d'abord le diamètre par 2. Avec D = 10 cm, on prend r = 5 cm, pas 10 cm (sinon le résultat est quatre fois trop grand).
- Mettre au carré la mauvaise chose. Seul le rayon est au carré : π × r × r × h. Pas (π × r)², ni 2 × r.
- Confondre les formules. π × r² × h est le volume ; 2 × π × r × h est l'aire latérale ; π × r² × h ÷ 3 est le cône.
- Se tromper d'unité. Un volume s'écrit en cm³ ou m³. Et 1 m³ = 1000 L, pas 100 L.
Étape par étape
Étape par étape
- Trouve le rayonSi on te donne le diamètre, divise-le par 2. Vérifie que r et h sont dans la même unité.
- Élève le rayon au carréCalcule r × r.
- Multiplie par πTu obtiens l'aire du disque de base, π × r².
- Multiplie par la hauteurV = π × r² × h.
- Écris l'unité de volumeCm³ ou m³. Convertis en litres si on le demande : ÷ 1000 depuis les cm³, × 1000 depuis les m³.
Dans l'autre sens : la hauteur vaut h = V ÷ (π × r²) et le rayon r = √(V ÷ (π × h)). Si l'on demande la valeur exacte « en fonction de π », garde π comme une lettre : avec r = 4 cm et h = 7 cm, V = π × 16 × 7 = 112π cm³.
Exercices
Calcule le volume (prends π ≈ 3,14 sauf indication contraire)
Fais chaque exercice, puis vérifie ta réponse.
- r = 1 cm, h = 5 cm.
Voir la réponse
3,14 × 1 × 5 = 15,7 cm³ - r = 3 cm, h = 10 cm.
Voir la réponse
3,14 × 9 × 10 = 282,6 cm³ - r = 5 m, h = 2 m.
Voir la réponse
3,14 × 25 × 2 = 157 m³ - Diamètre 8 cm, hauteur 5 cm.
Voir la réponse
r = 4 cm ; 3,14 × 16 × 5 = 251,2 cm³ - Diamètre 20 cm, hauteur 15 cm.
Voir la réponse
r = 10 cm ; 3,14 × 100 × 15 = 4710 cm³ - r = 4 cm, h = 7 cm. Donne le volume en fonction de π.
Voir la réponse
π × 16 × 7 = 112π cm³ - r = 7 cm, h = 10 cm, avec π ≈ 22/7.
Voir la réponse
22/7 × 49 × 10 = 22 × 7 × 10 = 1540 cm³ - r = 0,5 m, h = 2 m.
Voir la réponse
3,14 × 0,25 × 2 = 1,57 m³ - Convertis en litres les 4710 cm³ de l'exercice 5.
Voir la réponse
4710 ÷ 1000 = 4,71 L - Un cylindre a un volume de 314 cm³ et un rayon de 5 cm. Calcule sa hauteur.
Voir la réponse
Aire de base = 3,14 × 25 = 78,5 cm² ; h = 314 ÷ 78,5 = 4 cm - Un cylindre a un volume de 1130,4 cm³ et une hauteur de 10 cm. Calcule son rayon.
Voir la réponse
r² = 1130,4 ÷ (3,14 × 10) = 36, donc r = 6 cm - Un cylindre a un volume de 500π cm³ et un rayon de 5 cm. Calcule sa hauteur.
Voir la réponse
500π = π × 25 × h, donc h = 20 cm - Le cylindre A a r = 2 cm et h = 10 cm ; le cylindre B a r = 4 cm et h = 5 cm. Lequel a le plus grand volume ?
Voir la réponse
A : π × 4 × 10 = 40π ; B : π × 16 × 5 = 80π. B, deux fois plus - Un cylindre creux (un tuyau) mesure 100 cm de long, avec un rayon extérieur de 5 cm et intérieur de 4 cm. Quel volume de matière contient-il ?
Voir la réponse
π × (25 − 16) × 100 = 900π ≈ 2826 cm³ - Un cylindre a une hauteur égale à son diamètre et un rayon de 3 cm. Calcule son volume.
Voir la réponse
h = 6 cm ; 3,14 × 9 × 6 = 169,56 cm³
Problèmes
Des cylindres dans la vie
Fais chaque exercice, puis vérifie ta réponse.
- Une cuve d'eau a un rayon de 0,5 m et une hauteur de 1,2 m. Combien de litres contient-elle ?
Voir la réponse
3,14 × 0,25 × 1,2 = 0,942 m³ = 942 L - Un verre a un rayon de 3 cm et une hauteur de 12 cm. Combien de verres pleins peut-on remplir avec une bouteille de 1,5 L ?
Voir la réponse
Un verre = 3,14 × 9 × 12 = 339,12 cm³ ; 1500 ÷ 339,12 ≈ 4,4, donc 4 verres pleins - Une piscine ronde gonflable a un diamètre de 4 m et l'eau monte à 1 m. Combien de litres d'eau contient-elle ?
Voir la réponse
r = 2 m ; 3,14 × 4 × 1 = 12,56 m³ = 12 560 L - Un moule à gâteau rond a un diamètre de 20 cm ; la pâte a 4 cm d'épaisseur. Quel est le volume de pâte ?
Voir la réponse
r = 10 cm ; 3,14 × 100 × 4 = 1256 cm³ - Un tuyau d'arrosage mesure 5 m de long et son rayon intérieur est de 1 cm. Quelle quantité d'eau contient-il quand il est plein ?
Voir la réponse
5 m = 500 cm ; 3,14 × 1 × 500 = 1570 cm³ ≈ 1,57 L - Une cuve cylindrique contient 6280 L et a un rayon de 1 m. Quelle est sa hauteur ?
Voir la réponse
6280 L = 6,28 m³ ; h = 6,28 ÷ (3,14 × 1) = 2 m
Questions fréquentes
Quelle est la formule du volume d'un cylindre ?
V = π × r² × h : pi fois le rayon au carré fois la hauteur. C'est l'aire du disque de base multipliée par la hauteur.
Comment calculer le volume d'un cylindre avec le diamètre ?
Divise le diamètre par 2 pour obtenir le rayon, puis utilise V = π × r² × h. La formule V = π × D² × h ÷ 4 donne le même résultat.
Comment calculer le volume d'un cylindre en litres ?
Calcule le volume en dm³ : c'est directement le nombre de litres, car 1 dm³ = 1 L. Depuis des cm³, divise par 1000 ; depuis des m³, multiplie par 1000.
Comment calculer le volume d'un cylindre en m³ ?
Exprime d'abord le rayon et la hauteur en mètres, puis applique la formule. Un cylindre de 50 cm de rayon et 2 m de haut : 3,14 × 0,5² × 2 = 1,57 m³.
Comment calculer le volume d'un cylindre creux ?
On retire le cylindre intérieur du cylindre extérieur : V = π × (R² − r²) × h, où R est le rayon extérieur et r le rayon intérieur.
Comment mesurer le volume d'un cylindre réel ?
Mesure le diamètre de la base en passant par le centre et divise-le par 2, puis mesure la hauteur. Applique la formule. Pour un récipient, mesure à l'intérieur pour connaître sa contenance.
Qu'est-ce qu'un cylindre de révolution ?
C'est le cylindre droit à base circulaire étudié au collège. On l'obtient en faisant tourner un rectangle autour d'un de ses côtés.
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Volume d'un cylindre
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Question 1 sur 5
Quelle formule donne le volume d'un cylindre de rayon r et de hauteur h ?
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