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Calcul de volume

Posté par
cisse59670
16-04-08 à 15:09

Bonjour, j'ai un problème avec l'execice, je ne vois pas du tout comment m'y prendre.
Voici l'énoncé :
Soit la sphère de centre O et de rayon R=1 dans un repère orthonormé OXYZ.
Calculer le volume de cette sphère compris entre le plan XoY et le plan d'équation z= 1/2.
si quelqu'un peu m'aider, merci d'avance.

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:13

bonjour

c'est la différence entre le volume de la demi-boule et celui de la calotte sphérique de hauteur 1/2

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:29

Une méthode est de passer par le théorème de Guldin (pour simplifier un peu). Tu calcules l'aire d'une section par un découpage via un triangle. L'aire d'une section est \frac{1}{\ 2\ }\cos\left(\frac{\pi}{\ 6\ }\right)+1\cdot\frac{\pi}{\ 6\ } (c'est ce que me donnerait me donner l'intégrale double de la surface de cette section).

Tu multiplies le tout par 2\pi et tu trouves normalement \frac{\sqrt{3}}{\ 2\ }\pi+\frac{\pi^2}{\ 3\ }.

Bon, en espérant avoir pas dit trop de conneries.

Posté par
cisse59670
re 16-04-08 à 15:32

je n'ai pas vu le theorème de Guldin aussi ! Il faut que je face simple, je sais pas trop comment calculer le volume de la calotte sphérique de hauteur 1/2

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:36

Personnellement, je ne connais pas du tout les formules de volume de calotte.

As-tu vu les intégrales triples ? Le théorème de Guldin est un cas très particulier qui s'applique aux sections de révolution par exemple, en gros permet de se ramener à une intégrale double...

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:43

bonjour soucou

pour ma part, le volume de la demi-boule valant 2pir^3/3

et celui de la calotte de hauteur h valant pih²(r-h/3) ( intégration de (r²-x²) entre 0 et (r-h) )

2pir^3/3 - pi(r/2)²(r - r/6) = (pir^3/3)(2 - 5/8) = 11.pi.r^3/24

avec r=1, V = 11pi/24

Je n'en suis pas certain, cependant...

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:48

La formule de Leibniz permet de calculer le volume d'une courbe en révolution autour de l'axe des abscisses par V = pi.somme(y².dx) de xmin à xmax

ici y² = r²-x² et il faut intégrer entre r/2 et r pour avoir la calotte ou entre 0 et r/2 pour avoir ton aire cherchée

A vérifier

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:55

Voilà le découpage.

http://img241.imageshack.us/img241/3949/sectionlf4.png

Dont les aires sont faciles à calculer.

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:57

Oups !

Calcul de volume

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:58

je l'ai mise en clair :

Calcul de volume

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 15:58

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 16:01

Oui, c'est sur j'ai déjà mieux connu que paint...

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 16:36

Bonjour,

Alors si je reprends mon explication

En traçant le cercle x²+y²=1

Tu fais décrire une rotation autour de l'axe Ox à ce cercle, tu engendres alors une boule

Maintenant si tu considères la variable x variant entre 0 et 1/2 et que tu fais tourner cette courbe autour d'Ox, tu vas engendrer le volume que tu cherches

Le volume est V = pi.Somme(y²dx) pour x variant entre 0 et 1/2

V = pi.Somme(1-x²).dx [0;1/2] = pi.[x-x^3/3][0;1/2] = pi(1/2 - 1/24)

V = 11pi/24


On retrouve ce que je te disais, avec des outils de Terminale

Posté par
cisse59670
re 16-04-08 à 16:58

merci pour les infos

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:05

En fait, il suffit de bien comprendre pi.Somme(y²dx)

tu l'as vu en cours ?

Sinon, tu considères un "dx" qui a "y" comme hauteur identique à un rayon

le volume engendré par ce "dx" autour de l'axe Ox sera alors pi.rayon².dx = piy².dx

Il suffit alors de faire la somme de ces pi.y².dx pour x variant entre 0 et 1/2 , sommes au sens de Riemman

Ok ?

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:07

Une erreur dans ma formule au début, c'est S=\frac{1}{\ 2\ }\cos(\frac{\pi}{\ 6\ })+\frac{\pi}{\ 12\ } (là ce n'est même pas une faute de frappe en plus... ) et donc V=2\pi\cdot S.

Le problème mikayaou est que j'ai l'impression que tu calcul la surface (d'une moins de la partie sur la sphère) de la calotte.

Avec Chasles,

\displaystyle V=\int\int\int_{\text{sphere}}dxdydz=2\pi\int\int_{\text{section}}dxdz=2\pi\left(int_0^{\frac{\sqrt{3}}{2}}\int_{\frac{\sqrt{3}}{4}x}^{\sqrt{1}{2}}dzdx+\int_0^1\int_0^{\frac{\pi}{6}}rdrd\theta\right)

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:09

Oulà moi et les 2, c'est un triangle et non un rectangle !

S=\frac{1}{\%204\%20}\cos(\frac{\pi}{\%206\%20})+\frac{\pi}{\%2012\%20}

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:09

non, non, soucou

c'est bien un volume que je calcule

comme je l'explique à 17:05

Posté par
cisse59670
re 16-04-08 à 17:10

j'avais oublié de donner les indication du sujet :

découper en tranches parallèles à XoY et utiliser l'équation cartésienne de la sphère.

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:11

on est donc bien d'accord cisse_du_nord

Posté par
cisse59670
re 16-04-08 à 17:14

je ne vois pas pourquoi on doit utiliser léquation d'une sphère !

Posté par
cisse59670
re 16-04-08 à 17:20

javais encore une question mikayaou, comment tu sais qu'il faut  intégrer (r²-x²) , message de 15h43. merci davance

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:25

l'équation de la sphère est x²+y²+z²=1

ici, on travaille dans le plan zOy et on a le cercle z²+y²=1

tu remplaces x par z dans mes explications du dessus et tu as :

Citation :

Alors si je reprends mon explication

En traçant le cercle z²+y²=1

Tu fais décrire une rotation autour de l'axe Oz à ce cercle, tu engendres alors une boule

Maintenant si tu considères la variable z variant entre 0 et 1/2 et que tu fais tourner cette courbe autour d'Oz, tu vas engendrer le volume que tu cherches

Le volume est V = pi.Somme(y²dz) pour z variant entre 0 et 1/2

V = pi.Somme(1-z²).dz [0;1/2] = pi.[z-z^3/3][0;1/2] = pi(1/2 - 1/24)

V = 11pi/24

On retrouve ce que je te disais, avec des outils de Terminale


---------------

Citation :

En fait, il suffit de bien comprendre pi.Somme(y²dz)

tu l'as vu en cours ?

Sinon, tu considères un "dz" qui a "y" comme hauteur identique à un rayon

le volume engendré par ce "dz" autour de l'axe Ox sera alors pi.rayon².dz = piy².dz

Il suffit alors de faire la somme de ces pi.y².dz pour z variant entre 0 et 1/2 , sommes au sens de Riemman

Ok ?


------------

Ok ?

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 16-04-08 à 17:26

cisse

la réponse à ta question de 17:20 est donnée à 16:36

Posté par
cisse59670
re 16-04-08 à 17:41

je comprend pas trop tant pis merci quand meme

Posté par
mikayaou
re : Calcul de volume 17-04-08 à 16:50

que ne comprends-tu pas ?

Posté par
soucou
re : Calcul de volume 17-04-08 à 18:36

Au passage, dans le théorème de Guldin j'ai omis de prendre en compte la distance de l'axe de révolution "au barycentre" de la section, d'où un calcul totalement erroné



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