Calculatrice Cone Droit: Volume, Surface, Apotheme, Tronc
Calculatrice cone droit: volume V = (1/3) pi r^2 h, surface laterale et totale, apotheme l = sqrt(r^2 + h^2), tronc de cone avec deux rayons et hauteur.
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Cone droit: definitions
Solide revolution rotation triangle rectangle. Rayon base r, hauteur h, apotheme l.
- Volume: V = (1/3) pi r^2 h.
- Apotheme: l = sqrt(r^2 + h^2).
- Surface laterale: pi r l.
- Surface base: pi r^2.
- Totale: pi r (l + r).
Exemple numérique
r = 3, h = 4: l = 5, V = 12 pi ~ 37.70, S_tot = 24 pi ~ 75.40. Angle apex 73.74 deg.
Derivation volume
Intégrale sections: V = intégrale pi (r y/h)^2 dy = (1/3) pi r^2 h. Cavalieri: 1/3 du cylindre. Eudoxe ~370 av. J.-C., Archimede ~250 av. J.-C.
Developpement plan
Secteur circulaire rayon l, arc 2 pi r. Angle theta = 360 r/l. Plus cercle base rayon r.
Tronc de cone
V = (pi h/3)(r^2 + R^2 + rR). l_f = sqrt((r-R)^2 + h^2). S_lat = pi(r+R)l_f.
Droit vs oblique
Droit: axe perpendiculaire a base. Oblique: incline. MEME volume (Cavalieri). DIFFERENTE surface laterale.
Angle apex
- 2 atan(r/h).
- r=h: 90 deg.
- h=2r: 53.13 etroit.
- r=2h: 126.87 large.
Formules inverses
- h = 3V/(pi r^2).
- r = sqrt(3V/(pi h)).
- Centroide: h/4.
- Inertie axe: (3/10) m r^2.
Generalisations
- Cone elliptique V = (pi a b h)/3.
- Pyramide V = (1/3) base * h.
- Double cone.
- Sections coniques.
Applications
- Toits coniques.
- Coupoles, fleches.
- Entonnoirs, buses.
- Astronomie angle solide.
- Aerospatial ogives.
- Volcans, dunes.
- Tremies industrielles.
- Cornets glace.
Sections coniques
Coupes planes donnent cercle, ellipse, parabole, hyperbole. Apollonius ~262-190 av. J.-C. Kepler planetes. Newton gravite.
Histoire
Eudoxe ~370 av. J.-C. epuisement. Archimede ~250 av. J.-C. De la sphere et du cylindre. Apollonius coniques. Cavalieri 1635 indivisibles. Calcul Newton-Leibniz XVIIe.
Modes calculatrice
Cinq: tout, volume, surface, apotheme, tronc. Entrees r, h, R.
Pourquoi le cone vaut exactement un tiers du cylindre
Le fait le plus memorable d'un cone est que son volume est precisement un tiers du cylindre qui l'enferme, partageant le meme rayon de base et la meme hauteur. Ce n'est pas une coincidence mais une verite geometrique profonde, et elle appartient a une famille : une pyramide vaut de meme un tiers du prisme qui l'entoure. Les Grecs l'ont demontre bien avant le calcul. Eudoxe, vers 370 av. J.-C., utilisa la methode d'exhaustion, decoupant le solide en couches de plus en plus fines et encadrant le total entre des piles inscrites et circonscrites jusqu'a ce que l'ecart s'annule, et Archimede affina l'argument un siecle plus tard.
La derivation moderne rend le facteur d'un tiers transparent. Imaginez le cone pointe vers le haut et decoupez-le en disques horizontaux minces ; a une hauteur y depuis le sommet le rayon croit proportionnellement a y, donc l'aire du disque croit comme y au carre. Sommer ces aires, ce que le calcul fait en integrant y au carre de zero a la hauteur, produit exactement un tiers de la hauteur au cube fois la constante, et donc un tiers du cylindre complet. Cavalieri atteignit le meme resultat en 1635 avec son principe des indivisibles, montrant que deux solides aux aires de section coincidentes a chaque niveau ont necessairement le meme volume, un beau pont entre les preuves antique et du calcul.
Le cone developpe et ses applications
Coupez un cone le long d'une ligne droite du sommet a la base et aplatissez-le, et la surface laterale courbe s'ouvre en un secteur circulaire plat dont le rayon est l'apotheme. L'arc de ce secteur egale la circonference de la base, donc le secteur couvre un angle de deux pi fois le rapport du rayon a l'apotheme. Ce developpement est le coeur pratique du travail de la tole et du papier : pour construire un vrai cone on decoupe exactement ce secteur d'une feuille plate et on joint ses bords droits, et la meme construction produit entonnoirs, chapeaux de fete, papiers filtres et les toits coniques des tours.
Les cones et leurs cousins tronques, les troncs de cone, sont partout en ingenierie car ils canalisent et concentrent. Un cone de haut-parleur couple un petit moteur a un grand volume d'air, l'ogive d'une fusee fend le flux d'air a grande vitesse, et les cones d'outils et les pointes de crayon exploitent la maniere dont un cone arrive doucement en un point unique. Le tronc de cone, un cone dont la pointe est coupee, modelise seaux, abat-jour, cones de signalisation et tours de refroidissement, et le mode tronc de la calculatrice renvoie son volume et sa surface directement a partir des deux rayons et de la hauteur, evitant le travail de soustraire un cone d'un autre.
Mis à jour en juillet 2026
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