Calculer avec des grandeurs mesurables
S’entraîner
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Amérique du Sud • Novembre 2021
Les bougies
exercice 5
Une usine de fabrication de bougies reçoit des cubes de cire d’abeille d’arête 6 cm. Ils sont disposés dans des cartons remplis (sans espace vide).
Informations sur les cartons
Forme : pavé droit.
Dimensions :
– largeur : 60 cm ;
– hauteur : 36 cm ;
– profondeur : 36 cm.
(On ne tient pas compte de l’épaisseur des cartons.)
Information sur la cire d’abeille
Masse volumique : 0,95 g/cm3.
▶ 1. a) Montrer que chaque carton contient 360 cubes de cire d’abeille.
b) Quelle est la masse de cire d’abeille contenue dans un carton rempli de cubes ?
On donnera la réponse en kg, arrondie à l’unité près, en ne tenant pas compte de la masse du carton.
▶ 2. À l’usine, on découpe les cubes de cire d’abeille afin d’obtenir des cylindres de hauteur 6 cm et de diamètre 6 cm avec lesquels on fera des bougies en installant une mèche.
On ne tiendra pas compte de la masse, du volume et du prix de la mèche dans la suite de l’exercice.
a) Montrer que le volume d’une bougie est d’environ 170 cm3.
On rappelle que le volume V d’un cylindre de rayon r et de hauteur h est donné par la formule : .
b) En découpant les cubes de cire d’abeille d’arête 6 cm pour former des bougies cylindriques, la cire perdue est réutilisée pour former à nouveau d’autres cubes de cire d’abeille d’arête 6 cm.
Combien de cubes au départ doit-on découper pour pouvoir reconstituer un cube de cire d’abeille d’arête 6 cm avec la cire perdue ?
▶ 3. Un commerçant vend les bougies de cette usine au prix de 9,60 € l’unité. Il les vend 20 % plus chères qu’il ne les achète à l’usine. Combien paie-t-il à l’usine pour l’achat d’une bougie ?
Les clés du sujet
L’intérêt du sujet
Voici un exercice concret, très proche de la vie quotidienne et de la réalité. Une excellente façon de voir ou revoir les volumes (croquis et calculs).
Nos coups de pouce, question par question
▶ 1. a) On peut installer dans ce carton :
10 cubes dans le sens de la largeur ;
6 cubes dans le sens de la profondeur ;
6 cubes dans le sens de la hauteur.
Il est donc possible d’installer en tout 360 cubes car 6 × 6 × 10 = 360.
b) Notons V le volume du pavé droit de largeur 60 cm, de hauteur 36 cm et de profondeur 36 cm, c’est-à-dire le volume de cire contenu dans un carton.
V = largeur × hauteur × profondeur
V = 60 × 36 × 36 = 77 760 cm3.
Soit m la masse de cire d’abeille contenue dans un carton rempli de cubes, V le volume d’un carton et μ la masse volumique de la cire.
On a m = μ × V ou encore m = 0,95 × 77 760, soit m = 73 872 g.
Donc m = 74 kg, valeur arrondie à l’unité près.
▶ 2. a) Notons V′ le volume d’une bougie cylindrique.
, où r est le rayon de la base et h la hauteur de la bougie.
Alors cm3 est la valeur exacte du volume de la bougie.
attention !
C’est le diamètre qui mesure 6 cm ! Il faut diviser par 2 pour obtenir la mesure du rayon.
Une valeur approchée à l’unité est cm3.
b) Notons V″ le volume d’un cube d’arête 6 cm.
, soit V″ = 216 cm3.
Notons V1 le volume de cire perdue lors de la fabrication d’une bougie.
, soit V1 ≈ 216 - 170 = 46 cm3.
Nous avons
Ce résultat doit être un nombre entier. Il faudra découper 5 cubes.
▶ 3. Soit x le prix d’achat d’une bougie. Le commerçant la vend 20 % plus chère, c’est-à-dire . On sait qu’il vend une bougie 9,60 €, on a donc l’équation .
Ce qui équivaut à x + 0,2x = 9,6 ou encore 1,2x = 9,6 soit .
Conclusion : le commerçant paie 8 euros pour l’achat d’une bougie.