Partie 3 : Ondes et santé Chapitre 3 : Son et ultrason Rappel : le son est une.qui se propage dans (.,., ), mais pas dans le..(contrairement à une onde ) Le déplacement s effectue sans mais avec transport... 1/ L oreille, un récepteur acoustique
L oreille est un récepteur acoustique très sensible. L oreille.. permet de capter plus facilement ( ) le son et de la guider jusqu à l oreille moyenne via le... Le son arrive sur le.., membrane élastique, qui vibre..,.,.. (3.) amplifient les vibrations et les transmettent jusqu à l oreille... Les vibrations arrivent jusqu à la. puis à la dans laquelle le liquide met en mouvement des.. qui produisent des impulsions électriques. Ces impulsions électriques sont transmises au cerveau via le. 2/ Audition A/ Niveau d intensité acoustique L'intensité d'un son notée. s'exprime en Elle est mesurée avec un.. décibel correspond au son le plus faible que l'homme peut entendre. L échelle de l intensité sonore n est pas linéaire : Quand on passe d un son d intensité sonore 80 db à 90 db, l intensité sonore est multipliée par (échelle logarithmique). Le seuil de douleur est estimé à. et le seuil de danger est à. Les conséquences sont en général irréversibles en cas d accident auditif. B/ Fréquences acoustiques audibles par l Homme Le domaine des fréquences sonores audibles par l Homme vont de... avec un maximum de sensibilité autour de. L oreille humaine ne peut pas entendre les (f < 20 Hz) ni les... (f > 20 000 Hz).
Remarque : L audition. avec l âge et avec les affections acoustiques. 3/ Caractéristiques d un son A/ Célérité du son On parle ici de célérité et pas de vitesse car une onde ne transporte pas de matière. Dispositif : 2 récepteurs acoustiques sont espacés d une certaine distance d. Un bruit est créé (CLAP). L acquisition est déclenchée lorsque le premier micro M1 reçoit le son (instant t). Le micro M2 le reçoit à un (t + Δt). Résultats : ZOOM
La valeur théorique est de.. m.s -1 à la température de 20 C. La vitesse du son lorsque la densité du milieu. Milieu de propagation de plus en plus dense Célérité du son (en m.s -1 ) Air à 0 C 331 Air à 20 C 343 Eau 1500 Acier 5000 B/ Périodicité spatiale et temporelle d un son L onde sonore émise par un diapason est une onde sinusoïdale qui a la forme ci-dessous Elle possède une double périodicité : Périodicité spatiale : Périodicité temporelle Exemple : Pour le son d un diapason de fréquence f = 440 Hz, calcule : La longueur d onde λ : La période temporelle T : Remarque : les sons et ultrasons s amortissent en se propageant à cause des phénomènes de réflexion et d absorption (voir échograhie ci-après)
4/ Une technique médicale utilisant les ultrasons : l échographie. L échographie est une technique d imagerie utilisant des ultrasons. Principe : Une sonde échographique génère des ultrasons qui subissent différentes réflexions sur les organes, les os, les liquides, etc. Ces échos reviennent alors vers la sonde qui les capte. La sonde est donc un émetteur récepteur d ultrasons. Nature des milieux analysés : Les ultrasons traversent un gel, préalablement réparti sur la surface de la peau et qui permet de mieux faire pénétrer les ultrasons. Ensuite, l onde ultrasonore atteint la peau du corps humain (onde incidente). Une partie de l onde se réfléchit dessus, tandis qu une autre partie est transmise dans le corps. Les liquides, ne renvoient pas les échos, ils apparaîtront alors en noir sur l écran (exemple : liquide amniotique) Les matières solides, tels que les os, et l air réfléchissent très bien les ultrasons. Ils apparaîtront donc en blanc. Les tissus mous ou le sang renvoient de petits echos : ils apparaîtront en nuance de gris. L image est donnée en temps réel et permet au médecin de mesurer la taille des organes examinés. Lors d une grossesse, pour surveiller la croissance du fœtus, on mesure la taille du fémur à différentes dates ; on détermine aussi le sexe... Ces examens peuvent être répétés, ils sont soit disant inoffensifs? Problème de l absorption : Au passage de l onde dans le corps, les tissus absorbent son énergie. Le signal est atténué. La profondeur observée n excède quasiment jamais les 20 cm. Pour diminuer l absorption, on utilise le gel échographique. Réglage de l onde ultrasonore : Ces ultrasons sont des sons inaudibles à l oreille humaine car leur fréquence est supérieure à 20 000 Hz (entre 2 et 15 MHz environ pour l échographie médicale). Plus la fréquence est grande, meilleure est la résolution mais le signal est plus absorbé. Il faut donc trouver un compromis entre une image nette et peu profonde et une image floue et profonde. Exemple : 3,5 MHz pour l abdomen 6 MHz pour la thyroïde 10 MHz pour l œil Domaines d applications / limites En médecine, les US servent aussi à détruire des tissus malades, des calculs rénaux, ou pour soigner des tissus endommagés. Ils permettent également de guérir certains types d'arthrose et de rhumatismes. De plus, certains chirurgiens utilisent des scalpels ultrasoniques : la précision des ondes ultrasonores leur permet d'opérer de façon plus fine qu'avec un scalpel normal, notamment dans des zones sensibles comme le cerveau et l'oreille. L échographie a ses limites : les os, les muscles et les organes remplis d'air tels que les poumons ou le tube digestif ne laissent pas passer les ondes ultrasonores. Au contraire, les liquides sont de bons conducteurs Tony leparoux, professeur de physique-chimie
d'ultrasons, c'est pourquoi on peut observer facilement l'appareil urinaire, le cœur, le pancréas ou le fœtus dans le liquide amniotique. Les ultrasons sont aussi utilisés pour fabriquer des sonars, par les dauphins et les chauves-souris pour s écholocaliser dans l espace, les pêcheurs et les océanographes pour visualiser les poissons et cartographier les fonds sous-marins. Les chiens et les grenouilles chinoises sont capables de détecter les ultrasons. ( à faire sur la 4ème page) 1/ Quel est le domaine de fréquence des ultrasons utilisés en médecine? 2/ Quel objet place-t-on sur la mère pour faire une échographie? Quel est son rôle de cet objet? 3/ Quelle est le rôle du gel échographique mis sur le ventre de la mère? 4/ Que se passe-t-il lorsque un ultrason rencontre un os ou un tissus dense? 5/ Sur une échographie, on observe des zones blanches et des zones noires. Pourquoi? Une application : Le SONAR A quelle distance du bateau se situe le banc de poissons et le fond sous-marin? (vitesse du son dans l eau : 1500 m/s)