Volumes : pyramide et cône

Quatrième · Grandeurs et mesures · Cycle 4 — BO 2020 en 2026-2027

Volume d'une pyramide, d'un cône de révolution.

Étape · Ouverture

Ce qu'on va faire, et comment tu sauras que c'est réussi

À la fin de ce chapitre, tu sais faire ça

  • Calculer le volume d'une pyramide et celui d'un cône de révolution.
  • Donner une valeur exacte en fonction de π, puis une valeur approchée.
  • Retrouver une dimension manquante quand le volume est connu.

Tu auras réussi si…

  • Tu calcules l'aire de la base avant tout le reste, avec la formule qui convient à sa forme.
  • Tu n'oublies jamais de diviser par 3 — c'est ce qui distingue un solide pointu d'un prisme.
  • Toutes tes longueurs sont dans la même unité avant que tu commences.
  • Ton résultat est en unités de volume (cm³, m³), et tu peux le comparer au cylindre correspondant.

À quoi ça sert : Un cornet de glace, un tas de sable, un entonnoir, un toit de tour, une pyramide : dès qu'un solide se termine en pointe, son volume vaut le tiers de celui de la boîte droite qui l'entoure. C'est un résultat surprenant, et très utile pour estimer une quantité de matière.

Étape 01 / 07

Avant de commencer

Question honnête : où en es-tu ?

Sais-tu calculer le volume d'un cône ?
Étape 02 / 07

Prérequis

  • Volume pavé, prisme, cylindre (5e).
  • Calcul d'aire.
  • π.
Étape 03 / 07

Cours

2.1 — Pyramide

Base polygonale + faces triangulaires au sommet. Hauteur = distance sommet → plan base.

2.2 — Volume pyramide

V = (aire base × hauteur) ÷ 3

Pyramide base carrée 4 cm, h=6 → V = (16×6)÷3 = 32 cm³.

2.3 — Cône de révolution

Base disque rayon r, sommet, hauteur h.

V = (π × r² × h) ÷ 3

r=5, h=9 → V = (π×25×9)÷3 = 75π ≈ 235,6 cm³.

2.4 — Pourquoi ÷3 ?

Pyramide rentre 3 fois dans le prisme de même base/hauteur. Cône rentre 3 fois dans le cylindre.

Étape 04 / 07
Étape · Modelage

Je fais devant toi — tu observes

Avant que tu calcules toi-même, je déroule la méthode à voix haute. Lis mes pensées en bleu penché : c'est exactement le raisonnement que tu referas seul juste après.

Avant de me lancer, je me pose trois questions

  • 1. Dans mes mots, on me demande quoi ? « Combien de place occupe ce cône — combien de centimètres cubes il contient. »
  • 2. À quoi ressemblera le travail fini ? « Un nombre suivi de π pour la valeur exacte, puis un nombre décimal, tous les deux en cm³. »
  • 3. Comment je saurai que j'ai réussi ? « Mon cône devra faire exactement le tiers du cylindre de même base et même hauteur. »
Un cône de révolution a un rayon de 3 cm et une hauteur de 10 cm. Je calcule son volume, en valeur exacte puis arrondi au dixième.
  1. 1
    Je repère le solide et je choisis la formule. Volume = aire de la base × hauteur ÷ 3. « Un cône se termine en pointe, comme une pyramide. Pour tous les solides pointus, la formule est la même : aire de la base × hauteur ÷ 3. Ce qui change d'un solide à l'autre, ce n'est que la manière de calculer l'aire de la base. »
  2. 2
    Je calcule l'aire de la base. π × 3² = 9π cm². « La base d'un cône est un disque, donc son aire vaut π × r². Attention : c'est r au carré, pas 2 × r. Le rayon est 3, donc son carré est 9 — surtout pas 6. C'est l'erreur la plus fréquente du calcul. »
  3. 3
    Je multiplie par la hauteur. 9π × 10 = 90π. « Je garde le π tel quel, sans le remplacer par 3,14 : je travaillerai en valeur exacte jusqu'au bout, et je n'arrondirai qu'à la toute fin. Arrondir en cours de route fait perdre de la précision pour rien. »
  4. 4
    Je divise par 3. V = 90π ÷ 3 = 30π cm³. « Sans ce ÷3, je n'aurais pas calculé le cône mais le CYLINDRE qui l'entoure. C'est le geste qu'on oublie le plus souvent, et il change le résultat du simple au triple. »
  5. 5
    J'arrondis, et je compare au cylindre correspondant. « 30π ≈ 94,2 cm³. Contrôle : le cylindre de même base et même hauteur mesurerait 90π ≈ 282,7 cm³, soit exactement trois fois plus. Le cône occupe bien le tiers de la boîte cylindrique qui l'entoure — c'est la vérification qui attrape l'oubli du ÷3. »
L'erreur à éviter : Sami calcule le volume d'une pyramide dont la base a une aire de 6 cm² et la hauteur 5 cm, et écrit V = 6 × 5 = 30 cm³. « Non : il a oublié le ÷3. Le vrai volume est 10 cm³. Les 30 cm³ qu'il annonce sont ceux du PRISME de même base et même hauteur — un solide bien plus gros, qui ne se termine pas en pointe. »
Conclusion : V = 30π cm³, soit environ 94,2 cm³.

La méthode que je viens de dérouler

  1. Pyramide ou cône : volume = aire de la base × hauteur ÷ 3.
  2. Je calcule d'abord l'aire de la base, avec la formule qui convient à sa forme.
  3. Base circulaire : π × r², jamais π × 2r.
  4. Je vérifie que toutes les longueurs sont dans la même unité avant de commencer.
  5. Contrôle : le solide pointu fait exactement le tiers du prisme ou du cylindre de même base et même hauteur.

Ce que tu apprends ici n'est pas « cet exemple-là » : c'est la méthode, celle qui marchera sur les autres énoncés.

À toi maintenant : tu fais les mêmes gestes, mais cette fois je te guide étape par étape.

Quatre autres exemples, rédigés en entier

Ex 1 — Une pyramide à base rectangulaire

Base de 6 cm sur 4 cm, hauteur 9 cm. Aire de la base : 6 × 4 = 24 cm². Volume : 24 × 9 ÷ 3 = 72 cm³.

Ex 2 — Une pyramide à base carrée

Base carrée de 4 cm de côté, hauteur 6 cm. Aire de la base : 4 × 4 = 16 cm². Volume : 16 × 6 ÷ 3 = 32 cm³. Le prisme correspondant en ferait 96 : trois fois plus.

Ex 3 — Un cône

Rayon 5 cm, hauteur 9 cm. Aire de la base : π × 5² = 25π cm². Volume : 25π × 9 ÷ 3 = 75π ≈ 235,6 cm³.

Ex 4 — Un cornet de glace

Cône de rayon 3 cm et de hauteur 12 cm. Volume : π × 9 × 12 ÷ 3 = 36π ≈ 113 cm³, soit environ 113 mL. Un cornet contient donc à peu près l'équivalent d'un petit verre.

Étape 05 / 07
Pratique guidée — nous le faisons ensemble

Mêmes gestes que dans le modelage, mais c'est toi qui tiens le stylo. Une étape à la fois : la suivante s'ouvre quand celle-ci est juste. L'indice apparaît sur demande — et tout seul après deux essais ratés.

🗣️
Dis-le à voix haute. Énonce la formule en trois temps : « aire de la base, fois la hauteur, divisé par trois ». Le troisième temps est celui qu'on oublie — le prononcer, c'est déjà ne plus l'oublier.
Exo guidé 1 — une pyramide à base carrée

Une pyramide a une base carrée de 5 cm de côté et une hauteur de 6 cm. Calcule son volume.

Étape 1 — La base est un carré de 5 cm de côté. Calcule son aire
aire de la base =
Côté × côté, soit 5 × 5.
Étape 2 — Multiplie par la hauteur : 25 × 6
C'est le volume du prisme qui entoure la pyramide.
Étape 3 — Divise par 3
V =
150 ÷ 3. Sans ce geste, on aurait calculé le prisme.
Rédaction attendue

Aire de la base : 5 × 5 = 25 cm². Volume = 25 × 6 ÷ 3 = 50 cm³.

Contrôle : le prisme de même base et même hauteur ferait 150 cm³, soit trois fois plus. ✔

Exo guidé 2 — un cône, en valeur exacte

Un cône a un rayon de 2 cm et une hauteur de 6 cm. Donne son volume exact, en fonction de π.

Étape 1 — La base est un disque de rayon 2 cm : son aire vaut π × 2². Écris le nombre placé devant π
aire de la base =
2 au carré, c'est 2 × 2 — surtout pas 2 × 2 fois autre chose.
Étape 2 — Multiplie par la hauteur 6 : combien de π cela fait-il ?
4 × 6, le π est simplement transporté.
Étape 3 — Divise par 3 : le volume vaut combien de π ?
V = ? × π
24 ÷ 3. La valeur exacte s'écrira 8π cm³.
Rédaction attendue

Aire de la base : π × 2² = 4π cm². Volume = 4π × 6 ÷ 3 = 8π cm³, soit environ 25,1 cm³.

On garde π jusqu'au bout : c'est la valeur exacte, et on n'arrondit qu'à la fin. ✔

Exo guidé 3 — quand l'aire de la base est donnée

Une pyramide a une base triangulaire d'aire 10 cm² et une hauteur de 9 cm. Calcule son volume.

Étape 1 — Une pyramide a une base triangulaire d'aire 10 cm² et une hauteur de 9 cm. Multiplie l'aire par la hauteur
10 × 9. Ici l'aire de la base est déjà donnée, il n'y a pas à la calculer.
Étape 2 — Divise par 3
V =
90 ÷ 3.
Rédaction attendue

Volume = aire de la base × hauteur ÷ 3 = 10 × 9 ÷ 3 = 30 cm³.

Peu importe la forme de la base : dès qu'on connaît son aire, la formule est la même. ✔

Exo guidé 4 — retrouver le rayon

Un cône a un volume de 100π cm³ et une hauteur de 12 cm. Quel est son rayon ?

Étape 1 — Un cône a un volume de 100π cm³ et une hauteur de 12 cm. On remonte la formule : multiplie 100 par 3
aire × hauteur = ? × π
On défait la division par 3 en multipliant par 3.
Étape 2 — On a donc π × r² × 12 = 300π. Divise 300 par 12 pour obtenir r²
r² =
300 ÷ 12.
Étape 3 — Calcule r, la racine carrée de 25
r =
Quel nombre multiplié par lui-même donne 25 ?
Rédaction attendue

V = π r² h ÷ 3, donc π r² × 12 = 3 × 100π = 300π, d'où r² = 300 ÷ 12 = 25.

Donc r = √25 = 5 cm. Vérification : π × 25 × 12 ÷ 3 = 100π. ✔

Pratique autonome — à toi seul, sans aide

Plus d'étapes toutes prêtes : tu poses ton calcul sur ton cahier et tu ne saisis que le résultat. Si c'est faux, le site te dit où ça a coincé.

Exo 1

Une pyramide a une base rectangulaire de 8 cm sur 3 cm et une hauteur de 9 cm. Quel est son volume, en cm³ ?

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

Aire de la base : 8 × 3 = 24 cm².

Volume = 24 × 9 ÷ 3 = 216 ÷ 3 = 72 cm³.

Contrôle : le prisme correspondant ferait 216 cm³, exactement trois fois plus. ✔

Exo 2 — trouve l'erreur

Sami calcule le volume d'une pyramide dont la base a une aire de 6 cm² et la hauteur 5 cm. Il écrit : « V = 6 × 5 = 30 cm³ ». Quel est le vrai volume, en cm³ ?

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

Sami a calculé 6 × 5 = 30, ce qui est le volume du PRISME de même base et même hauteur.

Pour une pyramide, il faut encore diviser par 3 : V = 30 ÷ 3 = 10 cm³.

L'oubli du ÷3 multiplie le résultat par trois : ce n'est jamais une petite erreur. ✔

Exo 3 — un tas de sable

Un tas de sable a la forme d'un cône de rayon 1,5 m et de hauteur 80 cm. Quel est son volume, en m³, arrondi au centième ? (attention aux unités)

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

Je convertis d'abord la hauteur : 80 cm = 0,8 m. Toutes les longueurs sont maintenant en mètres.

Aire de la base : π × 1,5² = 2,25π m². Volume : 2,25π × 0,8 ÷ 3 = 0,6π m³.

Soit environ 1,88 m³ de sable. Contrôle : le cylindre correspondant en ferait environ 5,65 m³, trois fois plus. ✔

Pour aller plus loin — à poser sur ton cahier

Ceux-là demandent de comparer ou de chercher.

Exo 1 · Moyen Raisonner

Compare le volume d'un cylindre de rayon 4 cm et de hauteur 9 cm avec celui d'un cône de mêmes dimensions. Quel est le rapport entre les deux ? Explique pourquoi.

Exo 2 · Défi Chercher

Une pyramide à base carrée de 6 cm de côté a le même volume qu'un cube de 6 cm d'arête. Quelle est sa hauteur ?

Étape 06 / 07

Synthèse — À retenir

  • Pyramide : V = aire base × h ÷ 3.
  • Cône : V = π r² h ÷ 3.
  • Facteur ÷3 : 3 pyramides rentrent dans 1 prisme de mêmes dim.
Étape · Clôture

Reprends les critères du départ : lesquels sont tenus ?

Coche ce que tu sais faire maintenant

S'il en reste un de décoché

Retourne à l'onglet Modelage : la quatrième pensée en bleu dit ce qu'on calcule vraiment quand on oublie le ÷3 — le volume du cylindre, c'est-à-dire trois fois trop.

Le contrôle à garder pour toute la vie : un solide pointu occupe le tiers de la boîte droite qui l'entoure.

Étape 07 / 07

Plan de révisions

J+1

Refais les exos guidés 1 et 2 : pyramide, puis cône en valeur exacte.

J+7

Refais l'exo autonome 3 (le tas de sable) et l'exo guidé 4.

J+30

Relis le modelage, puis refais l'exo autonome 2 : l'oubli du ÷3.

Pour aller plus loin

Q1. Sablier conique : temps écoulé selon V sable ?

Q2. Doubler dim. d'une pyramide : V × ?