Zone Europe-Afrique-Asie

Exercice national 1 : Essuie-glaces

(les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes) On se propose de calculer l’aire de la surface essuyée par plusieurs modèles de balais d’essuieglace d’un véhicule. On considèrera que les pare-brises sont des surfaces planes. 1. Un premier véhicule est équipé d’un seul balai porté par une tige métallique de 60 cm, modélisée par un segment [OB]. Soit A le point de [OB] tel que OA = 15 cm. Le balai en caoutchouc est alors modélisé par le segment [AB] (voir figure 1 ci-dessous). Déterminer la valeur exacte de l’aire de la surface essuyée par le balai, en admettant que celui ci décrit autour du point O un angle de 180°. En donner une valeur arrondie au cm2 près.

Fig. 1 2. Le pare-brise d’un second véhicule possède deux essuie-glaces modélisés par deux segments [OB] et [O’B’] de même longueur R, l’un tournant autour d’un point O, l’autre autour d’un point O’, tels que OO’ = R (voir figure 2 ci-dessous). Ces balais en caoutchouc couvrent la longueur totale de chaque segment. L’extrémité de chaque segment décrit un demi-cercle au-dessus de la droite (OO’). Déterminer l’aire de la surface du pare-brise essuyée par les balais.

Fig. 2 3. Un troisième véhicule est équipé d’un essuie-glace dont le support métallique est modélisé par la réunion de deux segments (voir la figure 3 ci-dessous) : un segment [AB], qui porte le balai en caoutchouc sur toute sa longueur, et un segment [OC] qui relie le centre de rotation O à un point C du segment [AB] tels que OCA = 30°, CB = 4 CA et OC = 3 × CA . On pose CA = a.

Fig. 3 a. Démontrer que le triangle AOC est isocèle. b. Lorsqu’il essuie le pare-brise du véhicule, l’essuie-glace tourne autour du point O. En début de course le balai en caoutchouc est en position horizontale : les points A, B et C coïncident respectivement avec les points M, N et P du pare-brise tels que [MN] est horizontal (voir la figure 4 ci-dessous). En fin de course A, B, C coïncident