a) 43,9 mm = 0,0439 m b) 0,0036 cm = 0,036 mm c) 123,6 km = cm d) 7,09 L = 7090 ml e) 0,269 cl = 0,00269 L f) 0,0052 V = 0, kv

Transcription

1 CORRIGE Exercices Chapitre 1 : Signaux périodiques / Chapitre 2 : Santé et diagnostic médical / Chapitre 3 : De quoi se compose la matière / Chapitre 6 : Les médicaments et leur composition Exercice n 1 : Conversions et unités Convertir les nombres suivants dans les unités spécifiées : a) 43,9 mm = 0,0439 m b) 0,0036 cm = 0,036 mm c) 123,6 km = cm d) 7,09 L = 7090 ml e) 0,269 cl = 0,00269 L f) 0,0052 V = 0, kv Utiliser les puissances de 10 lorsque c'est nécessaire (valeurs > 1000 ou < 0,001) pour donner une écriture scientifique des nombres suivants : Rappel : l'écriture scientifique est une écriture qui laisse un chiffre différent de 0 devant une virgule éventuelle et les décimales derrière la virgule et la puissance de 10 si besoin... Exemple : 0,1236 n'est une écriture scientifique, mais plutôt : 1, a) = 4, b) 0, = 2, c) 23,66 = 2, d) 0,89902 = 8, e) 23, = 2, f) 42, = 4, g) 0, = 2,57 h) 9, = idem! i) 0, = 2, Convertir ET utiliser maintenant l'écriture scientifique pour les nombres suivants, exprimés à la fin dans les unités spécifiées a) 0,0325 mm = 3, m b) 269,3 cm = 2,693 m c) 0, s = 3, ms d) 0,0089 L = 8,9 ml e) 23,69 µs = 2, s f) 8, ml = 8, L g) 47, ns = 4, ms h) 4,12 km = 4, mm i) 0,602 kv = 6, mv Exercices n 2 : Formation des ions et des molécules La couche électronique externe d'un atome est la couche (M). Elle comporte 1 électron. 1. Donner la structure électronique de cet élément chimique. Si c'est la couche M qui est la couche de valence, car elle n'est pas complète alors il a aussi 2 couches K et L, qui sont des couches de coeur, la structure électronique est donc : (K) 2 (L) 8 (M) 1 2. Donner son numéro atomique et l'identifier : donner son écriture symbolique. 23 Cet élément a donc Z = 11 : c'est le sodium, d'écriture symbolique Na Quel ion monoatomique cet atome est-il susceptible de former? Justifier. D'après la règle de l'octet, il va être plus facile pour cet élément de perdre 1e, que de gagner 8 e pour compléter sa couche de valence, donc, il devient Na +. Le numéro atomique du fluor (F) est Z=9. 4. Donner la structure électronique de l'atome de fluor : quelle est la valence de cet atome? (K) 2 (L) 7 et la valence de cet atome est 1, car c'est le nombre d'éléectrons manquants sur la couche de valence...

2 5. Parmi les éléments chimiques des 3 premières lignes du tableau périodique, quel est l élément qui a la même structure électronique externe que le fluor? Il faut chercher les éléments qui ont aussi è électrons sur la couche de valence : il y a aussi le Chlore, de structure (K) 2 (L) 8 (M) 7 6. Donner la valence de l'atome d'azote. Sa couche de valence possède 5 électrons, car Z = 7 (2 + 5), sa valence est de 3, car il manque 3 électrons pour compléter sa couche de valence L. 7. Quelle molécule unique pourraient former un atome d'azote N avec 1 ou plusieurs atome(s) de fluor? Justifier et dessiner la molécule ainsi formée. Comme on sait (voir TD sur les molécules du vivant), que la valence d'un élément est le nombre de liaisons que font les atomes avec d'autres, alors N fait 3 liaisons et F en fait 1 seule, donc NF 3 existe... F N F (Rappel ; 1 liaison se dessine par un trait) Exercice n 3 : Concentrations... et consommations... F L'OMS recommance de ne pas dépasser la dose de 50 g de sucre par jour. L'obésité, dans le monde, est en progression constante, à cause en partie de la surconsommation des boissons sucrées et sodas. On prendra la contenance d'un verre à 250 ml. Le morceau de sucre standard est de 5,0 g. 1. Calculer la concentration (en g/l) de sucre dans la bouteille de Coca-Cola montrée ci-dessus. Comme dans une bouteille, il y a 16 morceaux de sucre (soit 16*5,0 = 80 g de sucre) C(sucre) = m(sucre) / V(bouteille) = 80 / 1 = 80 g/l

3 2. Calculer la masse de sucre absorbée par une personne qui en consomme 3 verres dans la journée. 3 verres équivalent à une volume de : Vbu = 3 * 250 = 750 ml = 0,75 L. On sait que la concentration est donnée par la relation : C = m/v donc : m = C(sucre) * Vbu = 80 * 0,75 = 60 g de sucre consommés dans 3 verres de 250 ml. 3. Respecte t-elle alors les conseils de l'oms? Quel(s) problème(s) cela peut il poser? Cette dose de sucre dépasse les 50g préconisés. A moyen ou long terme, cela peut causer des problèmes de diabète (dysfonctionnement du pancréas qui ne peut plus sécréter d'insuline, qui "digère" le sucre dans le sang...) 4. Quel volume de Coca-Cola doit on absorber pour consommer les 50 g de sucre? Cela vous pourrait il peu ou beaucoup? La même relation C = m/v donne : V = m / C = 50 / 80 = 0,625 L = 625 ml de coca cola à absorber pour consommer 50 g de sucre... c'est donc le volume limite au dela duquel on dépasse les conseils de l'oms... Lors de l'absorption de sucre, l'organe pancréas libère de l'insuline qui va réagir avec le glucose dans le sang, et lors de la détection de sucre dans le sang cet organe peut réagir plus ou moins fort en créant ce qu'on appelle un pic de glycémie, qui est mis en évidence par la courbe en "cloche" ci-contre, plus ou moins élevée et resserée dans le temps. On estime le volume sanguin moyen à 5,0 L. 5. Au sommet de la courbe, quelle est la concentration maximale de glucose relevée? Au pic, on mesure environ Cmax = 1,75 g/l. 6. A quelle masse de sucre cela correspond il dans tout l'organisme? Dans tout l'organisme, on a Vsang = 5,0 L, donc avec la relation : C = m/v, on déduit : m = Cmax * Vsang = 1,75 * 5,0 = 8,75 g de sucre dans l'organisme. 7. Au bout de combien de temps la glycémie redevient elle normale? La normale, sur le graphe est atteinte lorsque la concentration de sucre revient à 1 g/l. On revient à la normale environ après 160 minutes. 8. Calculer alors la masse de glucose qu'on trouve dans le corps d'un enfant de volume sanguin 2,0 L, à jeûn, le matin. A jeûn, le matin, la glycémie est normale, donc C = 1 g/l et alors : m = C * V = 1 * 2,0 = 2,0 g de glucose dans le sang (le sucre dans le sang est sous forme de molécule "glucose"). 9. Pourquoi réaliser une prise de sang le matin à jeûn? Car c'est un moment de la journée pris comme référence, car en théorie, la glycémie a eu le temps de revenir à la normale (car la nuit, on ne mange pas...) et donc on peut vérifier si le travail de l'organe pancréas pour réguler la glycémie est bon, ou pas...

4 Exercice n 4 : Réglages de l'oscilloscope Un oscilloscope est réglé sur des sensibilités verticales de : 2V/div et horizontale de : 0,1 ms/div L'oscillogramme est représenté ci-contre : 1. Calculer la période T de ce signal. Utiliser l'écriture scientifique et convertir le résultat final en s. La période vaut 5 carreaux, donc : T = 5 * 0,1 = 0,5 ms = s 2. Calculer alors la fréquence. f = 1 / T = 1 / ( ) = 2000 Hz = Hz 3. Rappeler la définition de l'amplitude d'un signal. C'est l'écart entre valeur minimale et maximale, autrement dit : Amplitude = Umax Umin. 4. Calculer l'amplitude de ce signal. La sensibilité verticale étant de 2V/div, on a une amplitude de : (3 (-3)) = 6 carreaux donc : Amplitude = 6 * 2 = 12 V. 5. A quelle graduation observera t-on le maximum de la courbe si on règle la sensibilité sur 4 V/div? Si on double la sensibilité verticale, la courbe sera divisée par 2 verticalement, soit on aura la maximum qui sera réduit de 3 carreaux à 1,5 carreau. 6. La valeur réelle mesurée de tension change t-elle pour autant? Justifier. Non, car le maximum vaut toujours, par exemple : 3 * 2 = 1,5 * 4 = 6V! C'est juste un façon de zoomer ou dézoomer sur le signal, mais le signal ne change pas... Tout comme, en photographie, on peut agrandir l'image d'un arbre sur l'écran/pellicule, en zoomant, à l'aide de l'objectif photographique, mais pour autant, l'arbre ne change pas de taille dans la réalité Combien de période(s) verra t-on si on règle la sensibilité horizontale sur 1ms/div? Si on décuple la sensibilité horizontale, le signal sera réduit d'un facteur 10 horizontalement, donc on verra 10 fois plus de périodes, donc 20 périodes en tout. 8. Serait ce un réglage judicieux? Justifier. Pas forcément, car le mieux est de voir au moins 1 période en entier, mais 20 ne nous apporte rien de plus, pour un signal périodique... Il faudrait donc diviser la sensibilité horizontale par 2, soit 0,05 ms/div = 50 µs/div, qui existe. On verrait 1 seule période. 9. Même question si on règle la sensibilité verticale sur 1 V/div? Avec cette sensibilité divisée par 2, on verrait donc doublée l'amplitude du signal à l'écran qui va alors dépasser : ce n'est pas judicieux non plus! 10. Le centrage de la courbe est il fait? Justifier. Oui, verticalement, c'est le cas, car la valeur minimale est à 3 carreaux, la maximale à + 3 carreaux, donc la sinusoïde est bien centrée autour de la ligne médiane de l'écran, et horizontalement, la période commence sur la 1ère graduation... Sur l'oscilloscope schématisé ci-dessous, le centrage des courbes est réalisé, les réglages sont mentionnés grâce aux molettes de sensibilité :

5 6 carreaux 4 carreaux 4 carreaux 11. Dessiner un signal sinusoidal symétrique d'amplitude 16 V et de fréquence f1 = 833 Hz. La sensibilité verticale est de 2V/div, donc 16 V rentrent dans 16 / 2 = 8 carreaux, donc 4 carreaux max et symétriquement au dessous de la ligne médiane. Si f1 = 833 Hz, alors : T1 = 1 / 833 = 1,20 ms, donc 6 carreaux de période, car 1,20 / 0,2 = Même question avec un signal carré de tension maximale 3 V et minimale -1 V et de fréquence f2 = 2000 Hz. Si f2 = 2000 Hz, alors : T2 = 1 / 2000 = 0,5 ms, donc 2,5 carreaux de période, car 0,5 / 0,2 = 6. L'amplitude est de 3 (-1) = 4V, donc 2 carreaux, mais attention, la valeur minimale est atteinte pour -0,5 carreau, le maximum pour 1,5 carreau (courbe non centrée) Y a t'il un meilleur réglage pour la sinusoide observée? Si oui, indiquer lesquels en justifiant votre choix. On ne voit pas de période entière, donc on passe à la sensibité horizontale au dessus : 0,5 ms/div, et le reste des réglages est déjà bon : centrage et sensibilité verticale optimale. 14. Même question pour le signal carré. Le meilleur réglage serait celui qui donnerait un minimum de périodes affichées, mais au moins 1, donc comme il y a 4 périodes affichées, on pourrait multiplier par 4 la sensibilité horizontale, soit 0,8 ms/div, mais ce réglage n'existe pas : 1 ms/div est trop grand (on n'aurait plus une période entière) donc on règle sur 0,5 ms/div : on verra 2 périodes. On pourrait centrer, ensuite. Et enfin, on pourrait zoomer d'un facteur 5 (diviser la sensibilité verticale par 5), car 2 carreaux * 5 = 10 carreaux, ça rentre juste sur la hauteur de l'écran, donc 0,5 V/div, est le réglage le plus proche. Exercice n 5 : Echographie et échos multiples 1. Pourquoi applique-t-on un gel entre la sonde et la peau? Pour que la transmission des ondes ultrasonores se fasse sans obstacle intermédiaire : que la peau ne soit pas la source d'un écho Lors d'une échographie, la sonde émet des salves ultrasonores de courte durée. La même sonde enregistre les échos renvoyés par les surfaces de séparation des différents milieux. Sur le graphe ci

6 dessous 1 division correspond à une durée : Δt = 1,0 µs : a) Déterminer la durée Δt séparant les réceptions de B et de C. Entre les échos B et C, il y a 11 carreaux, soit : Δt = 11 * 1,0 = 11 µs = 1, s b) Quelle est la distance parcourue par les ondes ultrasonores pendant cette durée Δt? C'est la distance L, voir schéma. c) Quelle relation lie la vitesse de propagation v, la distance parcourue L et la durée de parcours Δt? La relation demandée, c'est la formule... donc : v = d / 2Δt aller retour de l'onde!!! d) Calculer la dimension L du corps à explorer, sachant que v = 1, m.s -1. On cherche alors : L = d = v * 2Δt = 1, * 2 * 1, = 0,033 m = 3,3 cm. e) Rappeler la signification du symbole "Delta" dans la notation Δt. Le Delta signifie qu'on a une différence (soustraction) mathématique, car un instant t n'est pas la même chose qu'une durée Δt. Qui est toujours le temps qui s'écoule entre un instant début et un instant fin : pour connaître la durée, il faut soustraire l'instant début à l'instant fin.