Mardi 8 décembre 2015 Nom : Prénom : Devoir surveillé n°4 Classe : Les exercices peuvent être traités dans n’importe quel ordre, par contre les questions d’un même exercice doivent être rédigées dans l’ordre. Les compétences à mobiliser (Connaître, Communiquer, S’approprier, Analyser, Réaliser et Valider) sont indiquées dans l’énoncé. COMMUNIQUER (1,5 Points) L’évaluation tiendra compte de la qualité de la rédaction, de la présentation et de la rigueur. Toute réponse doit être justifiée de manière claire et explicite. Cette compétence est évaluée tout au long du devoir. Elle compte pour 1,5 points. EXERCICE 1 Connaissez-vous votre cours ? (5 points) CONNAÎTRE 1. Compléter la dernière colonne du tableau suivant en indiquant la (ou les) réponse(s) juste(s) : Énoncé Le signal électrique représenté correspond à une onde sonore : Sur cet enregistrement lors d’un examen cardiaque (personne au repos) : Sur l’enregistrement précédent, la tension minimale est de : La personne dont l’enregistrement est représenté ci-dessus, fait un nouvel examen après un effort physique. La valeur de la vitesse du son dans l’air est de l’ordre de Quelle est l’ordre de grandeur de la vitesse des ultrasons dans l’air ? Les ondes électromagnétiques : L’image ci-contre est une radiographie de la cage thoracique A B C Ce signal n’est pas périodique La période de ce signal est de l’ordre de 0,8×10-3 s La fréquence de ce signal est de l’ordre de 1,25 Hz La période est de l’ordre de 1 s La fréquence cardiaque est de l’ordre de 60 battements par minute La période est de l’ordre de 1 Hz +0,010 V -10V -10 mV L’espace entre 2 pics consécutifs augmente La fréquence cardiaque augmente La période du signal augmente 340 m/s 3,40×102 m/s 1540 m/s 1540 m/s 3,00×108 m/s 340 m/s Se propagent dans l’air à 3,00×108 m/s Ne se propagent pas dans le vide Se propagent dans l’eau à 300000 km/s Ce diagnostic utilise des ondes ultrasonores Ce diagnostic utilise des ondes électromagnétiques visibles par l’œil humain Ce diagnostic utilise des ondes électromagnétiques du domaine des rayons X Bonne(s) réponse(s) EXERCICE 2 En avoir le cœur net (6 points) Document 1 : Examen médical Alain Terrieur se rend chez un cardiologue. Pour établir son diagnostique, ce médecin peut avoir recours à des examens s’appuyant sur l’utilisation de phénomènes électriques. Le tracé suivant est obtenu par enregistrement des signaux électriques émis par le muscle cardiaque (cœur) du patient au cours du temps. Document 2 : Rythme sinusal, bradycardie ou tachycardie Le cœur bat normalement à une cadence comprise entre 60 et 100 battements par minute, ce qui correspond à un rythme appelé rythme sinusal. La moyenne se situe entre 70 et 80 pulsations par minute, le plus souvent moins chez l'individu pratiquant un sport de façon habituelle. Chez un sportif entraîné en endurance (cycliste, coureur de fond, etc.), la fréquence cardiaque peut être proche de 30 battements par minute sans que cela soit anormal (bradycardie physiologique). Pour le reste de la population, on parle de bradycardie lorsque le rythme cardiaque est inférieur à 50 battements par minute. On parle de tachycardie pour désigner l’accélération du rythme cardiaque au-delà de 90 pulsations par minute. Questions préliminaires (3 points) : CONNAÎTRE 1. Comment appelle-t-on cet examen médical ? ANALYSER 2. Qu’est-ce qui permet d’affirmer que le signal est périodique ? Représenter la période du signal sur le diagramme précédent par une double flèche (). RÉALISER 3. Est-il facile de mesurer une seule période ? Mesurer la période T de ce signal en précisant la méthode la plus précise à utiliser. Aucune approximation de lecture ne sera tolérée puisqu’il s’agit d’établir un diagnostic médical. ANALYSER – RÉALISER - VALIDER 4. PROBLÈME À RÉSOUDRE (3 points) : Quel diagnostic concernant le rythme cardiaque pouvez-vous formuler sur le patient Alain Terrieur ? EXERCICE 3 Télémétrie (3,5 points) Voici le protocole d’une partie du TP « La physique de l’échographie » fait en classe. Un émetteur et un récepteur de salves ultrasonores sont placés côte à côte à une distance d d’un écran. L’émetteur et le récepteur sont reliés à un oscilloscope (système d’acquisition) : On visualise les signaux suivants à l’écran : Le jeune Théo Courant, contrairement aux apparences, ne se rappelle pas bien de cette séance. Il vous pose les questions suivantes : ANALYSER 1. À quoi correspond la date t2 ? Et la date t1 ? 2. Que représente la durée (t2 - t1) ? On la notera Δt et on l'exprimera en milliseconde, puis en seconde. (1 ms = 1x10-3s) RÉALISER 3. La vitesse du son et des ultrasons dans l'air est de 340 m/s. Calculez la distance d, séparant l'émetteur/récepteur de l'écran (à exprimer en mètre, puis en centimètre). EXERCICE 4 Lumière LASER (4 points) La lumière n’a pas la même vitesse dans tous les milieux. L’indice de réfraction, noté n, est une grandeur sans dimension caractéristique d'un milieu, décrivant le comportement de la lumière dans ce milieu. Par définition, l’indice de réfraction d’un milieu est lié à la vitesse de la lumière dans le vide c = 3,00108 m/s et à la vitesse, notée v, de la lumière dans ce milieu par la relation : n = c/v La lumière visible constitue une petite partie du spectre électromagnétique : Un rayon lumineux issu d’un laser caractérisé par sa longueur d’onde = 720 nm se propage dans un verre d’indice de réfraction 1,53. Il arrive sur la surface de contact verre/air suivant le schéma cicontre. L’indice de réfraction de l’air est de 1,00. L’angle limite de réfraction pour la propagation du verre vers l’air est de 41°. S’APPROPRIER 1. D’après les documents, quelle la couleur du faisceau laser utilisé ? RÉALISER 2. Calculer la vitesse de la lumière dans ce verre. 3. Dessiner les deux rayons en lesquels le faisceau laser est susceptible de se séparer dans l’air et dans le verre. Placer sur la figure les angles qui permettent de définir la direction de ces rayons. VALIDER 4. En déduire si on observe une réflexion totale du rayon incident. Bon courage !!!