Seconde EVALUATION N 2 (1h30)

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1 Nom, Prénom, Classe : Seconde EVALUATION N 2 (1h30) Toutes les réponses doivent être rédigées et justifiées!! Partie A : Electrocardiogramme du grand Schtroumf Partie B : Echographie du crâne du grand Schtroumf Partie C : Radiographie des poumons du grand Schtroumf Partie D : Endoscopie Chaque partie est indépendante des autres. Partie A : Electrocardiogramme du grand Schtroumf Document 1 : Parole de Schtroumf à lunettes Au repos, le cœur effectue normalement entre 60 et 80 battements à la minute (c'est ce qu'on appelle le pouls ou les pulsations cardiaques). Une accélération (tachycardie), un ralentissement (bradycardie) ou un changement du rythme cardiaque sont les formes d'arythmie. Le Schtroumf docteur prend le pouls du grand schtroumpf à l aide d un sablier. 1/ Quand le sablier se vide au bout de 3,0 minutes, le schtroumpf docteur a compté 215 battements de cœur, quelle fréquence du rythme cardiaque peut-il calculer. Il consulte ensuite 2 électrocardiogrammes du grand schtroumpf pris récemment. 2/ Quelles sont les grandeurs représentées en abscisse et ordonnée sur ces électrocardiogramme? Quelles sont leurs unités? 3/ Le 1 e ECG montrait les battements du cœur il y a 24h. Peut-on dire (sans calculs) que le grand schtroumpf souffrait d arythmie cardiaque? De quel type? Justifier. 4/ Le deuxième ECG montre l enregistrement actuel. Souffre-t-il toujours de la même arythmie? Justifier avec le vocabulaire scientifique bien adapté! 5/ Mesurer la période du rythme cardiaque actuel du grand schtroumpf. Puis déduire sa fréquence en Hz. 6/ Comparer cette fréquence avec celle mesurée avec le sablier. Le grand schtroumf a-t-il retrouvé des battements de cœur normaux.

2 Partie B : Echographie du crâne du grand Schtroumf Le schtroumpf docteur veut utiliser une sonde émettant des ondes à 12 MHz pour réaliser une échographie.? 7/ Exprimer cette valeur sous la forme 1,2.10 x Hz (notation scientifique). 8/ De quel type d onde s agit-il? Justifier. 9/ L épaisseur de l os du crane du grand Schtroumpf est de 1.2 mm. En vous aidant du document 2, indiquer quel pourcentage de l intensité du faisceau d ultrasons pourra traverser l os du crâne (faire apparaitre votre raisonnement sur le schéma). 10/ Expliquer alors à l aide d un schéma ce qui arrive à l onde lorsqu elle arrive au niveau du crâne. La vitesse v de l onde ultrasonore dans l os est de 3000 m/s. Après avoir traversé le crane d épaisseur e = 1.2 mm, l onde est renvoyée vers le récepteur. La durée mesurée est Δt. 11/ Quelle est la distance d parcourue par l onde entre l émetteur et le récepteur 12/ Donner la relation littérale entre v, d et Δt en indiquant les unités. Exprimer ensuite Δt en fonction de v et d. 13/ Calculer la durée Δt. L exprimer ensuite en µs. Document 2 : Intensité du faisceau US en fonction de l épaisseur de l os Partie C : Radiographie des poumons du grand Schtroumf Le grand Schtroumf se plaignant de douleurs thoraciques, il est décidé de l admettre au service radiographie afin obtenir des clichés de sa cage thoracique. Le manipulateur radio le place sur une table, sur une plaque photo, et installe un appareil au-dessus de son thorax. Un corps étranger radioopaque œsophagien est facilement reconnaissable sur la radiographie de thorax de face (Photo A). Document 3 : Cliché 14/ Quel type d ondes l appareil émet-il? observé lors des examens 15/ Ces ondes sont-elles dangereuses pour la santé? Le grand Schtroumf doit-il s en inquiéter? 16/ Pourquoi les os et le corps étranger apparaissent-ils «en blanc» sur le cliché?

3 Partie D : Endoscopie L endoscopie (encore appelée fibroscopie) est une technique d examen visuel qui explore l intérieur d un organe creux de l organisme avec un endoscope (ou fibroscope). Ces organes creux peuvent être un conduit naturel ou une cavité comme le système digestif, les bronches L endoscope est constitué de sonde ou tube flexible au bout duquel est placé un système optique (caméra et lumière) qui permet de visualiser l intérieur de l organe et de transmettre l image sur l écran d un ordinateur. Son introduction dans l organisme est guidée et facilitée par ce système optique. Le matériel endoscopique est parfois doté de pinces ou ciseaux, à l extrémité de la sonde, permettant d effectuer en même temps des gestes chirurgicaux ou biopsies durant l examen. Ici, il s agit de retirer le corps étranger avalé par le grand Schtroumf. 17/ De quel système optique parle-t-on? 18/ Quel type d ondes l appareil émet-il? 19/ Comment se propage ces ondes dans un milieu transparent et homogène? Quel est leur vitesse dans le vide? 20/ Schématiser ce système optique et expliquer le principe permettant la transmission de l onde. Schtroumpf bricoleur démonte l endoscope et tente de comprendre son fonctionnement et notamment la constitution des milieux transparents. La détermination de l indice de réfraction d un milieu transparent est une méthode permettant l identification de ce milieu. Un faisceau de lumière monochromatique est dirigé vers un ½ disque transparent (du matériau dont on veut connaitre la composition) comme indiqué sur le schéma ci-dessous. 21/ Indiquer sur ce schéma le dioptre, la normale, le rayon incident et le rayon réfracté. 22/ Par rapport à quel segment de droite repère-t-on les angles d incidence i 1 et de réfraction i 2? 23/ Déterminer graphiquement les valeurs de i 1 et de i 2. Si un rayon passe d un milieu 1 d indice n 1 à un milieu 2 d indice n 2 ; la deuxième loi de Snell Descartes relative aux angles lors de la réfraction est de la forme : n 1 sin i 1 = n 2 sin i 2 24/ Déterminer l indice de réfraction du milieu d indice n 2. BONUS 25/ Schtroumpf bricoleur pourra-t-il déterminer quel matériau constitue son demi-disque? Expliquer, exercez votre sens critique Données: indices de réfraction : n air = 1,00 ; n plexiglas = 1,51 ; n polystyrène = 1,20 ; n verre = 1,50 ; n verre crown = 1,52 Bon travail!

4 Seconde Correction - EVALUATION N 2 (1h) 1/ f = N / t AN : f = 215 / (3,0*60) = 1,2Hz (2CS) (0,5) 2/ La grandeur représentée sur l'axe des abscisses est le temps en ms, sur l'axe des ordonnées c est la tension en V. (0,5+0.5) 3/ Le grand schtroumpf souffrait d arythmie cardiaque puisque le signal observé n est pas périodique. Il souffrait donc de changements du rythme cardiaque. (0,5) 4/ Il ne souffre plus de changements du rythme cardiaque puisque le signal est périodique. (0,5+0.5) 5/ Pour plus de précision, on mesure le maximum de période : 4T = 84 * donc T = 84 * / 4 = 8, s (2CS) (0,5+0.5) f = 1/T AN : f = 1/8, = 1,2Hz (2CS) (0,5+0.5) 6/ Cette fréquence est la même que celle déterminée à l aide du tablier. Il a retrouvé des battements de cœur normaux. (0.5) 7/ f = 1, (0.5) 8/ Il s agit d une onde ultrasonore puisque la fréquence est supérieur à la fréquence maximale audible par l humain : 20kHz. (0,5+0.5) 9/ Grace à une détermination graphique, je trouve que pour une épaisseur de 1.2 mm, le pourcentage de l intensité du faisceau d ultrasons pouvant traverser l os du crâne est : 29% (0,5+0.5) I crane e crane 10/ (0.5) 11/ d = 2e (0.5) 12/ v US = 2e / Δt donc Δt = 2e/v US avec Δt en seconde, e en mètre et v US en m.s -1 (1) 13/ Δt = 2*1, / 3000 = 8, s = 8, µs (2CS) (1.5) 14/ L appareil émet des ondes électromagnétiques : les rayons X. (0.5) 15/ Les rayons X sont des rayonnements ionisants invisibles capables de traverser le corps humain qui les arrête partiellement. Les rayonnements ionisants à fortes doses peuvent provoquer des effets secondaires bien connus comme «les radiodermites». Ces fortes doses ne sont pas atteintes dans le cadre de l'imagerie diagnostique. En revanche, les effets secondaires des faibles doses sont beaucoup moins connus, en particulier l'apparition de mutations génétiques et de cancer, car ils peuvent survenir bien après l'exposition et ne se distinguent pas des affections naturelles. Il n'existe cependant aucune preuve que les examens d'imagerie diagnostique puissent être à l'origine de cancers. En raison de cette

5 incertitude, les organismes internationaux et nationaux utilisent le «principe de précaution» pour établir la réglementation, comme s'il existait, même à faibles doses, une relation linéaire entre la dose et le risque. Le grand Schtroumf ne doit pas s en inquiéter et le risque de décéder de la chose qu il a avalé est plus grand que les risques d effet secondaire de la radio! ( ) 16/ Les os et le corps étranger apparaissent «en blanc» sur le cliché car ils sont opaques aux RX qui ne vont pas arriver sur la plaque sensible aux RX qui ne noircit donc pas. ( ) Partie D : Endoscopie 17/ Il s agit de la fibre optique. (0.5) 18/ L appareil émet des ondes électromagnétiques. (0.5) 19/ Une onde lumineuse dans un milieu transparent et homogène se propage en ligne droite à c = m.s -1. ( ) 20/ Le fonctionnement des fibres est basé sur la réflexion totale. ( ) Normale dioptre Rayon incident Rayon réfracté 21/ (1) 22/ Les angles d incidence i 1 et de réfraction i 2 sont repérés par rapport à la normale. (0.5) 23/ i 1 = 60 et de i 2 = 35. (0.5) 24/ n 2 = n 1 sin i 1 / sin i 2 AN : n 2 = 1,00. sin60 / sin 35 = 1,5 (1) 25/ Avec deux CS, on ne peut déterminer avec suffisamment de précision la valeur de l indice de réfraction et donc identifier s il s agit de plexiglas, verre ou verre crown? Du matériel plus précis doit être utilisé pour cela. (+1)