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6e · Mathématiques
Arithmétique · Proportionnalité

Plans et échelle

Tu pars en randonnée dans les Vosges avec une carte au $1:25\,000$. Entre le col de la Schlucht et le sommet, tu mesures quelques centimètres à la règle. Combien de kilomètres devras-tu marcher ? Une carte ou un plan est une version réduite de la réalité, et l'échelle indique de combien. Grâce à elle, tu peux retrouver les vraies distances avec une simple règle.

Qu'est-ce que l'échelle ?

Les longueurs du dessin et les longueurs réelles sont proportionnelles : si tu doubles la longueur sur la carte, tu doubles la distance réelle.

Conversion d'une distance de 8 cm sur une carte au 1:250 000 en distance réelle de 20 km, par étapes en centimètres puis en mètres. 8 cm carte 1 : 250 000 8 cm sur la carte = 2 000 000 cm réels = 20 000 m = 20 km

Il existe deux façons d'indiquer l'échelle :

  • numérique : $1:25\,000$ ;

  • graphique : un segment gradué, par exemple « $1\text{ cm}$ sur la carte correspond à $500\text{ m}$ ».

Plus le nombre après les deux-points est petit, plus la carte est détaillée.

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Sur une carte routière de France, l'échelle indiquée est $1:250\,000$. Si tu mesures à la règle la distance entre deux villages et relèves exactement $8\text{ cm}$,…

Sur une carte routière de France, l'échelle indiquée est $1:250\,000$. Si tu mesures à la règle la distance entre deux villages et relèves exactement $8\text{ cm}$, combien de kilomètres séparent ces deux villages dans la réalité ?

ESCALA 1:250 000 A B Distancia en mapa: 8 cm Distancia real: ? km
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Vous observez l'échelle graphique d'une carte de randonnée sur laquelle un segment de $1\text{ cm}$ correspond à $500\text{ mètres}$ dans la réalité. Si l'itinéraire que…

Vous observez l'échelle graphique d'une carte de randonnée sur laquelle un segment de $1\text{ cm}$ correspond à $500\text{ mètres}$ dans la réalité. Si l'itinéraire que vous voulez parcourir mesure $12\text{ cm}$ sur la carte, combien de kilomètres marcherez-vous au total ?

Départ Arrivée Carte : 12 cm Réel : ? km 0 500m 1km 1,5km 2km 1 cm
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Une carte routière a une échelle graphique où un segment de $2$ cm représente une distance réelle de $15$ km. Si la distance entre deux villes sur cette carte est de…

Une carte routière a une échelle graphique où un segment de $2$ cm représente une distance réelle de $15$ km. Si la distance entre deux villes sur cette carte est de $9,4$ cm, quelle est la distance réelle en kilomètres entre ces deux villes ?

Ville A Ville B 9,4 cm ? km ÉCHELLE 0 15 km 2 cm
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Du plan à la réalité, et inversement

Tu peux aussi présenter les calculs dans un tableau de proportionnalité, avec les flèches de la linéarité.

Plan (cm) Réel (cm)
Longueur $1$ $25\,000$
Longueur $8{,}6$ ?
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Sur le plan d'un logement réalisé à l'échelle $1:100$, la chambre principale est représentée par un rectangle de $4\text{ cm}$ de long et $3\text{ cm}$ de large.…

Sur le plan d'un logement réalisé à l'échelle $1:100$, la chambre principale est représentée par un rectangle de $4\text{ cm}$ de long et $3\text{ cm}$ de large. Calculer les dimensions réelles de la pièce, exprimées en mètres.

PLAN 4 cm 3 cm ÉCHELLE 1:100 RÉEL L = ? m A = ? m
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Sur le dépliant d'un complexe sportif, un terrain de basket a été dessiné à l'échelle $1:200$. Si le terrain réel mesure $28\text{ mètres}$ de long, combien de…

Sur le dépliant d'un complexe sportif, un terrain de basket a été dessiné à l'échelle $1:200$. Si le terrain réel mesure $28\text{ mètres}$ de long, combien de centimètres mesurera la longueur du terrain sur le dessin du dépliant ?

Real: 28 m = 2800 cm ÉCHELLE 1:200 Plano: L = ? cm
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Tu as décidé de changer la décoration de ta chambre et tu veux dessiner un plan à l'échelle $1:20$ pour voir si un nouveau bureau peut y entrer. Si ta chambre est…

Tu as décidé de changer la décoration de ta chambre et tu veux dessiner un plan à l'échelle $1:20$ pour voir si un nouveau bureau peut y entrer. Si ta chambre est rectangulaire et mesure $4,2$ mètres de long sur $3,4$ mètres de large, quelles seront les dimensions (longueur et largeur) du rectangle sur ton dessin, exprimées en centimètres ?

4,2 m 3,4 m Chambre Réel Échelle 1:20 m → cm L = ? cm l = ? cm Plan
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Trouver l'échelle, agrandir ou réduire

Quand on connaît une longueur sur le dessin et la longueur réelle correspondante, on en déduit l'échelle : on les écrit dans la même unité, puis on se ramène à $1$.

Si le dessin est plus grand que la réalité (un insecte, une cellule), c'est un agrandissement. On l'écrit $k:1$. Par exemple, l'échelle $5:1$ signifie que $5\text{ mm}$ sur le dessin représentent $1\text{ mm}$ réel : on divise par $5$ pour retrouver la réalité.

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Tu veux faire dans ton cahier un dessin de ta nouvelle tablette graphique. La tablette a une longueur réelle de $30\text{ cm}$. Si tu décides d'utiliser une échelle de…

Tu veux faire dans ton cahier un dessin de ta nouvelle tablette graphique. La tablette a une longueur réelle de $30\text{ cm}$. Si tu décides d'utiliser une échelle de réduction de $1:3$, quelle sera la longueur du dessin dans ton cahier ?

Tablette réelle L = 30 cm Échelle 1:3 (÷ 3) Dessin x = ?
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Un groupe d'archéologues a dessiné un vase ancien sur une feuille. Sur le dessin, le vase mesure $15\text{ cm}$ de haut. Sachant que le vase réel a une hauteur de…

Un groupe d'archéologues a dessiné un vase ancien sur une feuille. Sur le dessin, le vase mesure $15\text{ cm}$ de haut. Sachant que le vase réel a une hauteur de $75\text{ cm}$, quelle est l'échelle utilisée par les archéologues ?

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Sur la maquette d'une célèbre tour de télécommunications, la hauteur de la réplique est de $85$ cm. Sachant que la hauteur réelle de la tour est de $255$ mètres,…

Sur la maquette d'une célèbre tour de télécommunications, la hauteur de la réplique est de $85$ cm. Sachant que la hauteur réelle de la tour est de $255$ mètres, déterminer l'échelle numérique simplifiée à laquelle la maquette a été construite.

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Un biologiste observe une fourmi au microscope. Sur son dessin technique, la fourmi mesure $12$ cm de long. Si l'échelle du dessin est un agrandissement $25:1$, quelle…

Un biologiste observe une fourmi au microscope. Sur son dessin technique, la fourmi mesure $12$ cm de long. Si l'échelle du dessin est un agrandissement $25:1$, quelle est la longueur réelle de la fourmi exprimée en millimètres ?

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Changer d'échelle

Parfois, il faut passer d'une carte à une autre, par exemple pour réduire une carte avant de l'imprimer. Le point de départ est toujours le même : la distance réelle ne change pas. Elle sert de pont entre les deux cartes.

Changement d'échelle : 9 cm sur une carte au 1:20 000 et 3 cm sur une autre carte représentent la même réalité ; comme 3 cm est 3 fois plus petit que 9 cm, la nouvelle échelle est 1:60 000. 9 cm 1 : 20 000 même réalité 3 cm 1 : ? 1 : 60 000 3 cm est 3 fois plus petit que 9 cm, donc 20 000 × 3 = 60 000

Distance, vitesse et durée

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Tu disposes de deux cartes différentes de la même zone. Sur la carte A, la distance entre deux villages est de $6$ cm et l'échelle est $1:50\,000$. Sur la carte B, la…

Tu disposes de deux cartes différentes de la même zone. Sur la carte A, la distance entre deux villages est de $6$ cm et l'échelle est $1:50\,000$. Sur la carte B, la distance entre ces mêmes villages est de $15$ cm. Calculer l'échelle numérique de la carte B.

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Une carte ancienne a perdu son indication d'échelle numérique. Elle montre cependant une échelle graphique où un segment qui mesure $3,5\text{ cm}$ sur le papier…

Une carte ancienne a perdu son indication d'échelle numérique. Elle montre cependant une échelle graphique où un segment qui mesure $3,5\text{ cm}$ sur le papier représente une distance réelle de $17,5\text{ kilomètres}$.

  1. Déterminer l'échelle numérique de la carte.

  2. Si deux villages sont séparés sur la carte de $12\text{ cm}$, combien d'heures un cycliste mettra-t-il pour aller de l'un à l'autre à une vitesse constante de $24\text{ km/h}$ ?

Réel Carte 0 17,5 35,0 52,5 70,0 km 3,5 cm 12 cm ? km v = 24 km/h t = ? h Village A Village B
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Sur une carte routière de France à l'échelle $1:2\,500\,000$, la distance mesurée à la règle entre Paris et Nantes est de $14,2\text{ cm}$. Un camion de livraison part…

Sur une carte routière de France à l'échelle $1:2\,500\,000$, la distance mesurée à la règle entre Paris et Nantes est de $14,2\text{ cm}$. Un camion de livraison part de Paris à $08:00\text{ h}$ et roule vers Nantes à une vitesse moyenne de $90\text{ km/h}$.

À quelle heure doit-il arriver à destination s'il s'arrête une demi-heure à mi-parcours pour se reposer ?

Échelle 1:2 500 000 14,2 cm (sur la carte) Paris Nantes Départ : 08:00 h Arrivée : ? h Pause 30 min v = 90 km/h Distance réelle = ? km
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Pour aller plus loin : échelle, aires et volumes

Une aire est le produit de deux longueurs. Si chaque longueur est multipliée par $k$, l'aire est multipliée par $k \times k = k^2$. Un volume est le produit de trois longueurs : il est multiplié par $k^3$.

Un carré de côté 1 et un carré de côté 3 : les longueurs sont multipliées par 3, l'aire est multipliée par 9. côté 1 : aire 1 côté 3 : aire 9 3² = 9

Pour les volumes, retiens aussi : $1\text{ m}^3 = 1\,000\text{ dm}^3$, donc $1\text{ dm}^3 = 0{,}001\text{ m}^3$. Par exemple, $2\,500\text{ dm}^3 = 2{,}5\text{ m}^3$.

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Le plan d'un terrain de football municipal est dessiné à l'échelle $1:400$. Sur le plan, la pelouse est un rectangle de $25$ cm de long sur $15$ cm de large. Calculer…

Le plan d'un terrain de football municipal est dessiné à l'échelle $1:400$. Sur le plan, la pelouse est un rectangle de $25$ cm de long sur $15$ cm de large. Calculer l'aire réelle du terrain de football en mètres carrés.

Escala 1:400 25 cm 15 cm
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Tu conçois ta propre « Gaming Room » sur un plan à l'échelle $1:40$. Sur le dessin, la pièce a une surface de $75\text{ cm}^2$. Tu as repéré un bureau professionnel qui…

Tu conçois ta propre « Gaming Room » sur un plan à l'échelle $1:40$. Sur le dessin, la pièce a une surface de $75\text{ cm}^2$. Tu as repéré un bureau professionnel qui occupe une surface réelle de $1,28\text{ m}^2$ et une chaise qui occupe $0,6\text{ m}^2$.

Si tu décides de placer le bureau et deux chaises identiques, quelle surface réelle restera libre dans la pièce ? Exprimer le résultat en mètres carrés ($\text{m}^2$).

PLAN Échelle 1:40 75 cm² × 40² Échelle des aires PIÈCE RÉELLE Aire totale = ? m² Bureau 1,28 m² Chaise 0,6 m² Chaise 0,6 m² AIRE LIBRE ? m²
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Un architecte a construit une maquette d'un nouvel auditorium à l'échelle $1:250$. Le volume total de la maquette est de $0,64\text{ dm}^3$. Sachant que la densité des…

Un architecte a construit une maquette d'un nouvel auditorium à l'échelle $1:250$. Le volume total de la maquette est de $0,64\text{ dm}^3$.

Sachant que la densité des matériaux réels est différente, mais que le volume reste proportionnel au cube de l'échelle, calculer le volume réel de l'auditorium en mètres cubes ($\text{m}^3$).

(Remarque : si le rapport des longueurs est $k$, le rapport des volumes est $k^3$.)

Maquette V = 0,64 dm³ Auditorium réel V = ? m³ Coefficient k = 250 Volume × 250³
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L'essentiel

Pour finir, retour à la carte des Vosges : au $1:25\,000$, chaque centimètre mesuré représente $250\text{ m}$ réels. Il suffit de multiplier ta mesure par $250\text{ m}$, ou de convertir comme dans les exemples.

Voir tous les exercices de cette partie