Skip to content
Omnikalc

Tore : volume et aire

Calculez le volume et l'aire d'un tore, la forme d'un anneau, d'une bouée ou d'un joint torique, à partir de ses rayons ou de ses diamètres extérieur et intérieur.

Mis à jour le
Vos paramètres
Dimensions connues

Valeur hors limites

Valeur hors limites

Valeur hors limites

Valeur hors limites

Résultats

Volume

1 776,529

En unités de longueur saisies, au cube

Aire

1 184,353

Diamètre extérieur
26,000
Diamètre intérieur (trou)
14,000
Grand rayon R
10,000
Petit rayon r
3,000
Section du tube (πr²)
28,274

La forme d’une bouée

Un tore est la surface obtenue en faisant tourner un cercle autour d’un axe situé dans son plan, sans le couper. Deux grandeurs le décrivent :

  • le grand rayon R, du centre du trou au centre du tube ;
  • le petit rayon r, le rayon du tube lui-même.

Les bouées, les chambres à air, les beignets, les joints toriques et les chambres à plasma des réacteurs de fusion appelés tokamaks, comme celui du projet ITER à Cadarache, ont une forme proche d’un tore.

Les formules

Volume : V = 2π² × R × r²

Aire : A = 4π² × R × r

Elles découlent des théorèmes de Guldin, appelés aussi théorèmes de Pappus : le volume d’un solide de révolution est égal à l’aire de la figure multipliée par la distance parcourue par son centre de gravité. Ici, l’aire est πr² et la distance 2πR, d’où V = πr² × 2πR. De même, l’aire du tore est égale au périmètre du cercle, 2πr, multiplié par 2πR.

À partir des diamètres

Il est souvent plus simple de mesurer les diamètres extérieur et intérieur :

  • R = (diamètre extérieur + diamètre intérieur) ÷ 4
  • r = (diamètre extérieur − diamètre intérieur) ÷ 4

Exemple

Un tore de grand rayon R = 10 et de petit rayon r = 3, soit un diamètre extérieur de 26 et intérieur de 14 :

  • Volume : 2 × π² × 10 × 9 = 1 776,5 unités cubes
  • Aire : 4 × π² × 10 × 3 = 1 184,4 unités carrées
  • Section du tube : π × 3² = 28,3 unités carrées

Si les longueurs sont en centimètres, le volume est en cm³ : divisez par 1 000 pour l’obtenir en litres. Une bouée de 26 cm de diamètre extérieur et 14 cm de trou contient ainsi environ 1,8 litre d’air.

Applications

  • Joints toriques : le volume indique la quantité de caoutchouc du joint, et la gorge doit pouvoir l’accueillir avec une marge, en général de 10 à 25 %.
  • Bouées et chambres à air : le volume donne la quantité d’air à l’intérieur.
  • Pâtisserie : le volume d’un moule à savarin ou d’une couronne aide à adapter une recette d’un moule à l’autre.
  • Industrie : réservoirs toriques et noyaux de transformateurs utilisent les mêmes formules.

Cas particuliers

Quand r est égal à R, le trou se referme en un point : on parle de tore à collier nul. Quand r est plus grand que R, le tube traverse l’axe et la surface se recoupe : les formules ne donnent plus le volume réel du solide. Un tore dont r est très petit devant R se comporte presque comme un long cylindre fin de longueur 2πR refermé en anneau.

Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'un tore ?

La surface engendrée par un cercle de rayon r qui tourne autour d'un axe situé dans son plan, à une distance R de son centre. Il a la forme d'une bouée, d'une chambre à air ou d'un joint torique. R est le grand rayon et r le petit rayon.

Comment calcule-t-on le volume et l'aire ?

V = 2π²Rr² et A = 4π²Rr. D'après les théorèmes de Guldin (ou de Pappus), le volume est égal à l'aire du disque, πr², multipliée par la distance parcourue par son centre, 2πR ; l'aire est égale au périmètre du cercle, 2πr, multiplié par 2πR.

Comment obtenir R et r à partir des diamètres ?

R = (diamètre extérieur + diamètre intérieur) ÷ 4 et r = (diamètre extérieur − diamètre intérieur) ÷ 4. Pour un joint torique de 20 × 3 mm (diamètre intérieur × section), le diamètre extérieur vaut 26 mm, donc R = 11,5 mm et r = 1,5 mm.

Que se passe-t-il si r est plus grand que R ?

Le tube traverse l'axe et la surface se recoupe : on parle de tore croisé. Les formules comptent alors certaines zones deux fois et ne donnent plus le volume réel du solide.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

Merci pour votre avis !

Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.