Quelle quantité de peinture faut-il pour repeindre un mur ? Combien de carreaux pour couvrir le sol d’une chambre ? Combien de petits cubes pour construire une tour dans Minecraft ? Toutes ces questions reposent sur deux idées : l’aire, qui mesure une surface plate, et le volume, qui mesure la place prise dans l’espace. Ce chapitre t’apprend à calculer l’aire d’un carré et d’un rectangle, à convertir les unités d’aire, et à dénombrer des cubes.
Mes objectifs
À la fin de ce chapitre, je sais :
- reconnaître qu’une aire se mesure en unités carrées (cm2, m2) et un volume en unités cubes (cm3) ;
- calculer l’aire d’un carré et l’aire d’un rectangle ;
- convertir une aire d’une unité à une autre (par exemple des m2 en dm2) ;
- comparer deux aires en comptant les carreaux d’un quadrillage ;
- dénombrer les cubes qui remplissent un solide.
À quoi ça sert ?
Calculer une aire, c’est savoir combien il faut de matière pour couvrir une surface : du carrelage pour un sol, du gazon pour un terrain de foot, de la peinture pour ta chambre. Dénombrer des cubes, c’est compter combien de blocs remplissent un volume : exactement ce que tu fais quand tu poses des blocs dans Minecraft ou quand tu te demandes combien de Go tiennent dans ton smartphone. Bien distinguer une surface (plate) d’un volume (dans l’espace) t’évitera la plupart des erreurs.
1. Aire : mesurer une surface
Qu'est-ce qu'une aire ?
L’aire d’une figure est la mesure de la surface qu’elle occupe, c’est-à-dire la place qu’elle prend « à plat ». On la mesure avec une unité d’aire : par exemple le centimètre carré, noté cm2, qui est l’aire d’un carré de 1 cm de côté.
Mesurer une aire, c’est compter combien de fois l’unité tient dans la figure.
Comparer des aires sur un quadrillage
Quand une figure est dessinée sur un quadrillage dont chaque carreau est l’unité d’aire, il suffit de compter les carreaux que la figure recouvre.
- Compter les carreaux entiers à l’intérieur de la figure.
- Assembler les demi-carreaux : deux moitiés forment un carreau.
- La figure qui recouvre le plus de carreaux a la plus grande aire.
Deux figures peuvent avoir des formes différentes mais la même aire si elles recouvrent le même nombre de carreaux.
2. Aire du carré et du rectangle
Le sol d'une chambre
Une chambre rectangulaire mesure 5 m de long et 4 m de large. Quelle est l’aire de son sol ?
Les deux mesures sont déjà en mètres, donc :
Aire=5×4=20 m2
Le sol a une aire de 20 m2. Il faudrait donc 20 dalles de 1 m2 chacune pour le couvrir.
Aire ou périmètre ?
Ne confonds pas l’aire (la surface intérieure, en cm2) et le périmètre (le tour de la figure, en cm).
- Pour carreler un sol ou peindre un mur : c’est une aire.
- Pour poser une plinthe ou une clôture tout autour : c’est un périmètre.
Un moyen de retenir : l’aire est ce qu’il y a dedans, le périmètre est ce qu’il y a autour.
3. Convertir les unités d’aire
Les unités d'aire vont de 100 en 100
Pour passer d’une unité d’aire à l’unité immédiatement plus petite, on multiplie par 100 ; pour passer à l’unité immédiatement plus grande, on divise par 100.
1 m2=100 dm21 dm2=100 cm2
C’est le grand piège : pour les longueurs on change d’unité de 10 en 10, mais pour les aires on change de 100 en 100.
Convertir une aire
Pour convertir, par exemple, des m2 en dm2 :
- Repérer si l’on va vers une unité plus petite (dm2 est plus petit que m2) : on va donc multiplier.
- Compter le nombre de rangs descendus dans la suite des unités : de m2 à dm2, c’est 1 rang.
- Multiplier par 100 pour chaque rang : ici on multiplie par 100.
Exemple : 7 m2=7×100=700 dm2.
Le piège des conversions d'aire
On veut convertir 5 m2 en dm2.
FAUX : 5 m2=5×10=50 dm2 (on a utilisé le ×10 des longueurs).
VRAI : pour les aires, on change d’unité de 100 en 100, donc
5 m2=5×100=500 dm2.
Retiens bien : longueurs de 10 en 10, aires de 100 en 100.
4. Volume : le centimètre cube et le dénombrement de cubes
Le centimètre cube
Le volume d’un solide mesure la place qu’il occupe dans l’espace. On le mesure avec une unité de volume : le centimètre cube, noté cm3, est le volume d’un petit cube de 1 cm d’arête (chaque côté mesure 1 cm).
Mesurer un volume, c’est compter combien de petits cubes-unités remplissent le solide.
Dénombrer les cubes d'un assemblage
Pour compter les petits cubes qui forment un pavé (une boîte pleine de cubes), on procède couche par couche.
- Compter les cubes d’une seule couche : c’est le nombre de cubes en longueur multiplié par le nombre de cubes en largeur.
- Compter le nombre de couches empilées (la hauteur).
- Multiplier le nombre de cubes d’une couche par le nombre de couches.
Exemple : un assemblage de 4 cubes de long sur 3 cubes de large forme une couche de 4×3=12 cubes. S’il y a 2 couches, l’assemblage compte 12×2=24 cubes, soit un volume de 24 cm3 si chaque cube mesure 1 cm d’arête.
Penser comme dans Minecraft
Un assemblage de cubes, c’est une construction de blocs. Pour ne pas en oublier, compte une couche à plat (le « plancher »), puis multiplie par le nombre d’étages. Les cubes cachés à l’intérieur comptent aussi : un pavé plein n’a pas de trou.
Ne pas confondre aire et volume
On veut le volume d’un pavé de 3 cubes de long, 2 de large et 2 de haut.
FAUX : 3×2=6 cubes (on a oublié la hauteur : on a calculé une aire, une seule couche).
VRAI : il faut compter toutes les couches. Une couche fait 3×2=6 cubes, et il y a 2 couches, donc
6×2=12 cubes.
Une aire se mesure en unités carrées (cm2), un volume en unités cubes (cm3) : surveille toujours l’unité de ta réponse.