SIGNAUX PERIODIQUES (activités de découvertes et acquis du collège)

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1 Thème SANTE SIGNAUX PERIODIQUES (activités de découvertes et acquis du collège) Acquis du collège : une tension alternative périodique (comme celle du secteur) est une tension qui se répète à l'identique régulièrement dans le temps. Cette tension est visualisée avec un oscilloscope. On peut déterminer sa période (notée T en s), ses valeurs maximale et minimale (en V), puis calculer sa fréquence (en Hz). Compétence attendue : Connaître et utiliser les définitions de la période et de la fréquence d un phénomène périodique. Identifier le caractère périodique d un signal sur une durée donnée. Déterminer les caractéristiques d un signal périodique. Activité 1 : Etude d'un signal périodique Matériel : GBF, oscilloscope, micro Montage : Un GBF est relié à un oscilloscope. Tous les réglages ont été réalisés par le laborantin, vous ne devez pas toucher aux réglages du GBF et de l'oscilloscope. Cette icône signifie qu'il faut appeler le professeur Travail 1 : représenter l'oscillogramme observé du signal envoyé par l'oscilloscope. Calculer à coté de l'oscillogramme la période du signal. Vous noterez tous les calculs réalisés. En déduire la fréquence, comparer cette valeur avec l'indication du GBF Travail 2 : Un microphone est un appareil capable de transformer des vibrations sonores en tension électrique. Proposer un montage qui permet de visualiser votre voix. Votre voix est-elle un phénomène périodique? Dans quel cas? Pouvez-vous facilement calculer sa fréquence? Si oui faites le en expliquant votre méthode, si non que faudraitil pour y parvenir? Activité 2 : la parole n'est pas un phénomène périodique, par contre, un son régulier tel que ahahahah... l'est. Le problème est la détermination de la période et de la fréquence de ce signal. Pour mesurer la période et en déduire la fréquence d'un son il faut pouvoir observer le signal en l'enregistrant (ou en prenenant une photo de l'oscilloscope ce qui est utilisé dans les exercices des manuels).

2 Nous allons réaliser un enregistrement du signal à l'aide du logiciel Généris. Principe : le micro converti les ondes sonores en tension électrique Cette tension est envoyé à l'interface (ESAO) qui converti la tension électrique en langage binaire (0 et 1) l'ordinateur l'exploite en l'affichant par l'intermédiaire du logiciel généris. Ce logiciel permet d'interpréter le signal (mesure de la période, calcul de la fréquence, faire un compte rendu de la manipulation...) Réaliser un enregistrement de votre voix. En déduire la période puis la fréquence du son émis. Refaire une manipulation en émettant le même son mais plus aigu, puis plus grave. Comparer les signaux. Conclure. Activité 3 : Réalisation d'un électrocardiogramme. Travail à rendre imprimé en utilisant le compte rendu du logiciel Généris présenté dans le cours précédent. Faire un enregistrement de votre activité cardiaque. En déduire T et F. Recommencer l'expérience après avoir fait 30 flexions En déduire T et F. Conclure. Paramétrage de l'acquisition Brancher les fils en respectant les couleurs : - Poignet droit : rouge - Poignet gauche : jaune - Cheville : violet

3 Thème Santé : cours L'IMAGERIE MEDICALE I) Les signaux périodiques : Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit identique à lui-même au bout d'un même intervalle de temps. La période de symbole T correspond au temps du phénomène. Elle se mesure en seconde. Exemple : T bus = 1 jour = s T pleine lune = 27 jours = s T grande aiguille d'une montre = 60 s T coupe du monde = 4 ans = s La fréquence de symbole f est le nombre de phénomène qui se reproduise à l'identique en une seconde. Elle se mesure en Hertz (Hz). Exemple : 1 f bus = = 1.15 *10-5 Hz f pleine lune = s = 4.3 * 10-7 Hz f = 1 T et donc T = 1 f f grande aiguille d'une montre = 1 60 = Hz = 1.6 *10-2 Hz 1 f coupe du monde = 4 ans = = 7.9 *10-9 Hz Les signaux périodiques : voir activité 1 et 2 (électrocardiogramme) II) Les ondes pour explorer le corps humain : L'imagerie médicale utilise deux types d'ondes : - les ondes sonores qui ont besoin d'un milieu matériel pour se propager - les ondes électromagnétiques qui peuvent se propager dans le vide. Expérience : cloche à vide + téléphone portable Domaine des ondes :

4 Les ondes sonores : l'oreille humaine ne perçoit les sons que dans une certaine plage de fréquence qui varie entre les individus et leur âge. Elle se situe environ entre 20 Hz et 20 khz (20000 Hz). Au-delà nous avons les ultrasons La vitesse des ondes sonores dans l'air est de 340 m.s -1 à la température ambiante, dans l'eau elle est de 1500 m.s -1 Activité 3 : le principe de l'échographie. Application : le sonar (voir fiche élève avec questionnaire)

5 Les ondes électromagnétiques : Dans le vide elles se propagent toutes à la même vitesse (appelé aussi célérité notée c) c = 3, m/s ou encore km/s Elles n'ont pas besoin de milieu de propagation pour se déplacer. Quelques exemples d'utilisation : La radiographie : on utilise les rayons X (découverts par Wilhelm Röntgen en 1895). Certains tissus (peau, chair) laissent passer les rayons X alors que d'autres les arrêtes (os). On enregistre sur une plaque photo (ce qui arrête les rayons X apparaît blanc, le reste noir ou gris clair si l'absorption est partielle). On obtient un cliché en négatif: Si on prend plusieurs clichés, en faisant le tour de l'organe à radiographier on parle alors de scanner

6 Le scanner corporel utilise des ondes moins dangereuses (de fréquence Hz), il est utilisé dans les aéroports La fibroscopie ou endoscopie consiste à filmer à l'intérieur de l'organisme à l'aide d'une caméra, il faut donc amener de la lumière dans l'organisme. La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. Proposer une expérience ou décrire une observation qui permet de le prouver. Comment faire changer de direction à la lumière? La réfraction : Activité 4 : Matériel : disque hémisphère, source de lumière. Faire un schéma du trajet des rayons lumineux Lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre, elle subit une réfraction (changement de direction) et une réflexion

7 La réflexion totale : peut-on obtenir une réflexion totale de la lumière sans avoir de miroir? Dans certains cas lorsque l'on atteint un angle d'incidence Supérieur à un certain angle limite, la lumière est entièrement Réfléchie, il n'y a plus de rayon réfracté. C'est cette technique qu i est utilisé dans les endoscopes. Trajet d'un rayon lumineux dans une fibre optique : Coupe de fibre optique : Voici le résultat ( voir fibre optique au bureau) Compétences attendue pour le DS1 Extraire et exploiter des informations concernant la nature des ondes et leurs fréquences en fonction de l application médicale. Connaître une valeur approchée de la vitesse du son dans l air. Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l air). Pratiquer une démarche expérimentale sur la réfraction et la réflexion totale. Pratiquer une démarche expérimentale pour comprendre le principe de méthodes d exploration et l influence des propriétés des milieux de propagation (imagerie médicale : échographie, scanner, fibroscopie...)