Remplir une citerne cylindrique
[enonce]
Un jardinier veut remplir une citerne ayant la forme d'un cylindre de révolution. Cette citerne a un rayon de base $r = 0{,}5$ m et une hauteur $h = 2$ m. Il la remplit avec un robinet qui débite $5$ litres d'eau par minute.
On souhaite déterminer le temps nécessaire pour remplir entièrement la citerne. Pour les calculs faisant intervenir $\pi$, prendre $\pi \approx 3{,}14$.
[/enonce]
[etape]
Calculer l'aire de la base de la citerne, en m². Donner le résultat sous la forme $\mathcal{A} =$ [[base]] m².
[math id="base" attendu="0{,}785"]
[reponse statut="correct"]Très bien !
La base est un disque de rayon $0{,}5$ m, donc son aire vaut $3{,}14 \times 0{,}5^2 = 3{,}14 \times 0{,}25 = 0{,}785$ m².[/reponse]
[reponse motif="3{,}14"]Le rayon n'a pas été pris en compte. Le rayon vaut $0{,}5$ m, pas $1$ m.[/reponse]
[reponse motif="1{,}57"]Il faut élever le rayon au carré, pas le multiplier par $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Attention : la base est un disque. Son aire dépend du rayon élevé au carré.[/reponse]
[aide essai="2"]Rappel : l'aire d'un disque de rayon $r$ est $\mathcal{A} = \pi \times r^2$.[/aide]
[aide essai="3"]Calculer d'abord $0{,}5^2$, puis multiplier par $3{,}14$.[/aide]
[solution]La base est un disque de rayon $0{,}5$ m.
$\mathcal{A} = 3{,}14 \times 0{,}5^2 = 3{,}14 \times 0{,}25 = 0{,}785$ m².[/solution]
[/math]
[/etape]
[etape]
En déduire le volume de la citerne, en m³. Donner le résultat sous la forme $V =$ [[vol]] m³.
[math id="vol" attendu="1{,}57"]
[reponse statut="correct"]Exactement !
Le volume du cylindre s'obtient en multipliant l'aire de la base par la hauteur : $0{,}785 \times 2 = 1{,}57$ m³.[/reponse]
[reponse motif="0{,}785"]C'est l'aire de la base. Il reste à la multiplier par la hauteur de la citerne.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Le volume d'un cylindre se calcule à partir de l'aire de sa base et de sa hauteur.[/reponse]
[aide essai="2"]Rappel : le volume d'un cylindre est $V = \text{Aire de la base} \times h$, où $h$ est la hauteur.[/aide]
[aide essai="3"]Reprendre l'aire trouvée à l'étape précédente et la multiplier par $2$.[/aide]
[solution]Le volume est le produit de l'aire de la base par la hauteur :
$V = 0{,}785 \times 2 = 1{,}57$ m³.[/solution]
[/math]
[/etape]
[etape]
Exprimer le volume de la citerne en litres. Donner le résultat sous la forme [[litres]] L.
[math id="litres" attendu="1570"]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Comme $1$ m³ $= 1\,000$ L, on a $1{,}57 \times 1\,000 = 1\,570$ L.[/reponse]
[reponse motif="1{,}57"]L'unité n'a pas changé : il faut convertir les m³ en litres.[/reponse]
[reponse motif="157"]Vérifier le facteur de conversion entre m³ et litres : ce n'est pas $100$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Penser à la correspondance entre les m³ et les litres.[/reponse]
[aide essai="2"]Rappel : $1$ dm³ $= 1$ L, donc $1$ m³ $= 1\,000$ L.[/aide]
[aide essai="3"]Multiplier le volume en m³ par $1\,000$.[/aide]
[solution]On utilise $1$ m³ $= 1\,000$ L :
$1{,}57 \times 1\,000 = 1\,570$ L.[/solution]
[/math]
[/etape]
[etape]
Le robinet débite $5$ litres par minute. Quelle opération permet de trouver le nombre de minutes nécessaires pour remplir la citerne ?
[qcm]
[option]Multiplier la contenance par le débit[/option]
[option correct="true"]Diviser la contenance par le débit[/option]
[option]Diviser le débit par la contenance[/option]
[option]Ajouter la contenance et le débit[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Chaque minute apporte $5$ L. Pour savoir combien de minutes fournissent $1\,570$ L, on divise la contenance par le débit.[/reponse]
[reponse motif="Diviser le débit par la contenance"]L'ordre de la division est inversé : on cherche un nombre de minutes, donc on part de la contenance totale.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Réfléchir à la grandeur cherchée : un nombre de minutes. Chaque minute correspond à $5$ L versés.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]
[etape]
Calculer la durée de remplissage, en minutes. Donner le résultat sous la forme [[minutes]] min.
[math id="minutes" attendu="314"]
[reponse statut="correct"]Parfait !
On divise la contenance par le débit : $1\,570 \div 5 = 314$ min.[/reponse]
[reponse motif="7850"]La division a été remplacée par une multiplication. On cherche combien de fois $5$ L tiennent dans $1\,570$ L.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Reprendre l'opération choisie à l'étape précédente avec les bonnes valeurs.[/reponse]
[aide essai="2"]Le débit est de $5$ L par minute et la citerne contient $1\,570$ L.[/aide]
[aide essai="3"]Effectuer $1\,570 \div 5$.[/aide]
[solution]On divise la contenance par le débit :
$1\,570 \div 5 = 314$ min.[/solution]
[/math]
[/etape]
[etape]
Convertir cette durée en heures et minutes : [[heures]] h [[reste]] min.
[math id="heures" attendu="5"]
[reponse statut="correct"]Bravo !
La division euclidienne de $314$ par $60$ donne $314 = 5 \times 60 + 14$ : il y a donc $5$ heures complètes.[/reponse]
[reponse motif="6"]Le nombre d'heures est trop grand : $6 \times 60 = 360$ dépasse $314$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Chercher combien de fois $60$ minutes tiennent entièrement dans la durée.[/reponse]
[aide essai="2"]Rappel : $1$ heure $= 60$ minutes. Effectuer la division euclidienne par $60$.[/aide]
[aide essai="3"]Combien de paquets entiers de $60$ peut-on former avec $314$ ?[/aide]
[solution]Division euclidienne de $314$ par $60$ : $314 = 5 \times 60 + 14$.
Le quotient $5$ donne les heures, le reste $14$ donne les minutes : $5$ h $14$ min.[/solution]
[/math]
[math id="reste" attendu="14"]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Le reste de la division de $314$ par $60$ est $14$, ce qui donne $14$ minutes.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Le nombre de minutes est le reste de la division par $60$ : il doit être strictement inférieur à $60$.[/reponse]
[aide essai="2"]Une fois les heures complètes retirées, combien de minutes reste-t-il ?[/aide]
[aide essai="3"]Calculer $314 - 5 \times 60$.[/aide]
[solution]Le reste de la division de $314$ par $60$ vaut $314 - 300 = 14$.
La citerne se remplit donc en $5$ h $14$ min.[/solution]
[/math]
[/etape]