Arc de cercle

Un arc de cercle (parme) de rayon Modèle:Mvar et de longueur Modèle:Mvar, avec son angle au centre Modèle:Mvar, sa corde 2Modèle:Mvar et sa flèche Modèle:Mvar

Un arc de cercle est une portion de cercle limitée par deux points. Deux points A et B d'un cercle découpent celui-ci en deux arcs. Quand les points ne sont pas diamétralement opposés, l'un des arcs est plus petit qu'un demi-cercle et l'autre plus grand qu'un demi-cercle. Le plus petit des arcs est, en général, noté $\stackrel{{}_{{}_{⌢}}}{AB}$ et l'autre parfois noté $\stackrel{{}_{{}_{⌣}}}{AB}$.

Vocabulaire

Arcs de cercle délimités par deux points N et W: en orange, l'arc de cercle associé à l'angle au centre saillant, en vert celui associé à l'angle au centre rentrant.

On considère un cercle de centre Modèle:Mvar, et un arc d'extrémités Modèle:Mvar et Modèle:Mvar.

• le segment [[[:Modèle:Mvar]]] est appelée une corde. On dit qu'elle sous-tend l'arc Modèle:Mvar et que l'arc Modèle:Mvar est sous-tendu par la corde [[[:Modèle:Mvar]]].
• la droite passant par le milieu de la corde et perpendiculaire à celle-ci s'appelle la flèche. On appelle aussi flèche la distance entre le milieu de la corde et le milieu de l'arc.

Les termes d'arc, corde et flèche sont directement inspirés du dessin que forment ces trois éléments et qui ressemble à l'arc de l'archer.

• Le secteur angulaire délimité par les demi-droites [[[:Modèle:Mvar]]) et [[[:Modèle:Mvar]]) et contenant l'arc Modèle:Mvar est appelant angle au centre interceptant l'arc Modèle:Mvar. On parle aussi d'angle au centre pour la mesure de ce secteur angulaire. Si l'arc Modèle:Mvar est plus grand qu'un demi-cercle, son angle au centre est plus grand qu'un angle plat et il est dit rentrant. Dans le cas contraire, l'angle au centre est saillant. Les deux angles sont supplémentaires.
• Si Modèle:Mvar est un point du cercle non situé sur l'arc Modèle:Mvar, le secteur angulaire délimité par les demi-droites [[[:Modèle:Mvar]]) et [[[:Modèle:Mvar]]) et contenant l'arc Modèle:Mvar est appelé angle inscrit interceptant l'arc Modèle:Mvar. Le théorème de l'angle inscrit et de l'angle au centre permet de dire que la valeur de l'angle inscrit interceptant l'arc Modèle:Mvar est indépendante de la position du point Modèle:Mvar.
• L'ensemble des points Modèle:Mvar tels que $\widehat{AMB}=\alpha$ est un arc de cercle d'angle au centre 2Modèle:Mvar et portant le nom d'arc capable.
• La portion de plan comprise entre un arc et sa corde est un segment circulaire.
• La portion de plan comprise entre l'arc Modèle:Mvar et les segments [[[:Modèle:Mvar]]] et [[[:Modèle:Mvar]]] est un secteur circulaire.
• En dimension trois, si on fait tourner un arc de cercle autour d'un diamètre du cercle, on obtient une portion de sphère appelée zone sphérique.

Dimensions

• La longueur d'un arc de cercle de rayon $R$ et d'angle au centre $\alpha$ (mesuré en radians) est égale à

$d=\alpha R$.

Modèle:Boîte déroulante/début En effet, la longueur de l'arc étant proportionnelle à l'angle au centre on a :

$\frac{d}{\mathrm{c}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{f}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}}=\frac{\alpha }{2\pi }\text{ ;}$

en substituant la circonférence :

$\frac{d}{2\pi R}=\frac{\alpha }{2\pi }\text{ ;}$

et en isolant Modèle:Mvar :

$\mathrm{d}=\alpha R\text{.}$

Si l'angle est exprimé en degrés ${\alpha }^{\circ }$ , sa mesure en radians est donnée par la relation :

$\alpha =\frac{{\alpha }^{\circ }}{180}\pi \text{ ;}$

et donc la longueur de l'arc vaut également (quand l'angle est en degrés) :

$d=\frac{{\alpha }^{\circ }\pi r}{180}\text{.}$

• Les longueurs 2Modèle:Mvar et Modèle:Mvar de la corde et la flèche valent :

$2c=2R\sin (\alpha /2),t=R(1-\cos (\alpha /2))=R\text{versin}(\alpha /2)$

où versin est la fonction sinus verse.

• La distance Modèle:Mvar entre la corde et le centre est:

$a=R\cos (\alpha /2)$

La connaissance de deux des cinq valeurs : rayon, corde, flèche, longueur et angle au centre; permet, à une exception près, de déterminer les trois autres :

Rayon	Corde	Flèche	Longueur	Angle au centre
Modèle:Mvar	$2R\sin (\alpha /2)$	$R\text{versin}(\alpha /2)$	Modèle:Mvar	Modèle:Mvar
Modèle:Mvar	$2R\sin (d/2R)$	$R\text{versin}(d/2R)$	Modèle:Mvar	Modèle:Mvar
Modèle:Mvar	$\sqrt{2Rt-t^2}$	Modèle:Mvar	$2R{\text{versin}}^{-1}(t/R)$	$2{\text{versin}}^{-1}(t/R)$
Modèle:Mvar	2Modèle:Mvar	$R\mp \sqrt{R^2-c^2}$	$2R\arcsin (c/R)$   ou $2\pi R-2R\arcsin (c/R)$	$2\arcsin (c/R)$   ou $2\pi -2\arcsin (c/R)$
$\frac{c}{\sin (\alpha /2)}$	2Modèle:Mvar	$\frac{c\text{versin}(\alpha /2)}{\sin (\alpha /2)}$	$\frac{\alpha c}{\sin (\alpha /2)}$	Modèle:Mvar
Modèle:Mvar	2Modèle:Mvar	$d\frac{\text{versin}(\alpha /2)}{\alpha }$	Modèle:Mvar	Modèle:Mvar t.q. $\frac{\sin (\alpha /2)}{\alpha }=\frac{c}{d}$
$\frac{c^2+t^2}{2t}$	2Modèle:Mvar	Modèle:Mvar	$\frac{c^2+t^2}{t}{\text{versin}}^{-1}\left(\frac{2t^2}{c^2+t^2}\right)$	$2{\text{versin}}^{-1}\left(\frac{2t^2}{c^2+t^2}\right)$
$\frac{t}{\text{versin}(\alpha /2)}$	$\frac{2t\sin (\alpha /2)}{\text{versin}(\alpha /2)}$	Modèle:Mvar	$\frac{\alpha t}{\text{versin}(\alpha /2)}$	Modèle:Mvar
Modèle:Mvar	$d\frac{\sin (\alpha /2)}{\alpha /2}$	Modèle:Mvar	Modèle:Mvar	Modèle:Mvar t.q. $\frac{\text{versin}(\alpha /2)}{\alpha }=\frac{t}{d}$
Modèle:Mvar	$d\frac{\sin (\alpha /2)}{\alpha /2}$	$d\frac{\text{versin}(\alpha /2)}{\alpha }$	Modèle:Mvar	Modèle:Mvar

Centre de gravité

Le centre de gravité d'un arc de cercle est situé sur l'axe de symétrie de cet arc (sur la flèche) et à une distance du centre égale à Modèle:Formule. Soit:

$OG=R\frac{AB}{\stackrel{{}_{{}_{⌢}}}{AB}}=R\frac{2c}{d}=R\frac{\sin (\alpha /2)}{\alpha /2}$

Voir aussi

Articles connexes

• Cercle
• Triangle sphérique
• Triangle de Reuleaux et polygones de Reuleaux

Liens externes

• Blaise Pascal, (alias A. Dettonville), Traité des arcs de cercles, 1658-9, souvent inclus dans le traité de la roulette où Pascal explore les prémices de ce qui deviendra le calcul infinitésimal en découpant un arc de cercle en une infinité de petits morceaux (Un explication de la démarche est exposée dans Un calcul intégral chez Pascal, sur le site de l'académie de Bordeaux.