etude d`un phenomene periodique

2de
THEME : SANTE
ETUDE D’UN PHENOMENE PERIODIQUE
Mise en Situation
1.
De nombreux phénomènes périodiques comme la
respiration ou les battements du cœur rythment le
fonctionnement du corps humain.
Les signaux électriques émis par les muscles du cœur
peuvent être enregistrés à l’aide de capteurs et visualisés
sur un écran.
Comment déterminer la fréquence des battements du
cœur et diagnostiquer une anomalie ?
Document 1 : vocabulaire

Phénomène périodique : phénomène qui se répète identique à lui-même au cours du temps ; il est caractérisé
par sa fréquence et sa période.

Période : temps constant écoulé entre deux passages successifs d’un phénomène périodique dans la même
position et dans le même sens. la période, notée T s’exprime en seconde (s).

Fréquence : nombre de cycles identiques d’un phénomène périodique par unité de temps (en général, par
1
seconde). La fréquence notée f est l’inverse de la période et s’exprime en Hertz (Hz) : 𝑓 = .
𝑇
Signal électrique : représentation des variations d’une tension électrique au cours du temps.


Document 2 : l’Oscilloscope et le Générateur basses fréquences (GBF)


l’Oscilloscope (ou oscillographe cathodique) :
c’est le plus polyvalent des appareils de mesure.
Seul ou associé à d’autres appareils, il permet
simultanément de visualiser et d’analyser une
tension électrique. Ainsi on peut distinguer le
signal mesuré d’éventuels signaux perturbateurs
dont on peut apprécier l’amplitude et la forme.
Sur l’écran on peut afficher soit la courbe
représentative d’une tension en fonction du
temps : 𝑋 = 𝑢1 (𝑡) ou 𝑌 = 𝑢2 (𝑡), soit la courbe
représentative d’une fonction d’une tension :
𝑌 = 𝑓(𝑋).
Oscilloscope cathodique
Générateur basses fréquences : Le GBF est un générateur qui permet de délivrer une tension dont on peut
faire varier la fréquence, l’amplitude et la forme (sinusoïdale, triangulaire ou en créneaux).
Document 3 : l’électrocardiogramme et le diagnostic médical



Rythme cardiaque : c’est le nombre de battements du cœur par minute. Pour un adulte au repos, il est
généralement compris entre 60 et 90 battements.
Diagnostic : raisonnement conduisant à l’identification des causes d’un problème, d’une maladie.
Electrocardiogramme ou (ECG) : c’est l’enregistrement
au cours du temps des signaux électriques liés à l’activité
du cœur. Il est réalisé à l’aide de capteurs adaptés appelés
électrodes. Sur un ECG, chaque motif est associé à un
battement du cœur. Il permet au médecin d’effectuer des
diagnostics, notamment celui des troubles du rythme
cardiaque. Ainsi un patient souffrant de tachycardie a un
rythme cardiaque plus rapide que la normale, alors qu’un
patient souffrant de bradycardie a un rythme plus lent.
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ECG d’un patient
Document 4 : matériel disponible

2.
Oscilloscope ; Générateur Basses Fréquences (GBF) ; chronomètre ; multimètre, fils de connexion et
adaptateurs BNC,
Etude préliminaire : utilisation d’un oscilloscope
1.
Réaliser et observer

Mettre l’oscilloscope sous tension et effectuer les réglages pour obtenir un déplacement du spot
lumineux le plus lent possible au centre de l’écran (cf. fiche méthode 6 du manuel).
On se place sur la sensibilité horizontale : 500ms/div
Chronométrer la durée ∆𝑡0 que met le spot pour parcourir dix divisions de l’écran.

∆𝑡0 = 5s = 5000 ms pour parcourir 10 divisions
2.
Exploiter

En déduire la durée ∆𝑡1 pour parcourir une division.
Pour parcourir une division, ∆𝑡1 = 5000 /10 = 500 ms

Comparer cette valeur avec celle donnée par la sensibilité horizontale (ou balayage).
∆𝑡1 correspond à la sensibilité horizontale
3.
Exploitation d’un oscillogramme
1.
Réaliser et observer


Brancher le générateur de tension basse fréquence (GBF) sur la voie 1 de l’oscilloscope.
Régler l’oscilloscope de façon à visualiser convenablement plusieurs motifs élémentaires sur
l’écran.
Régler ensuite les sensibilités verticale et horizontale de telle sorte qu’un motif élémentaire occupe
le plus d’espace possible sur l’écran.
Indiquer les valeurs des sensibilités horizontale (en s/div) et verticale (en V/div).


T
Sensibilité horizontale : 200 μs par division
Sensibilité verticale : 5V/div
Umax
2.
Exploiter

Déterminer la période T du signal étudié.
T = 5div x 200.10-6s/div = 1.10-3 s

En déduire la fréquence f de ce signal électrique. La comparer à celle donnée par le GBF.
f = 1/T = 1 / 1.10-3 = 1000 Hz

Déterminer les tensions maximale Umax et minimale Umin du signal étudié.
Umax = 3div x 5V/div = 15 V
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3.
Valider

L’électrocardiogramme du document 3, présente-t-il une activité cardiaque périodique sur la
durée de l'enregistrement ? Si oui, déterminer le nombre de pulsations par minute
correspondant.
T
T = 5 carreaux x 5mm x 40 ms/mm = 1000 ms
f = 1 / T = 1 / 1000.10-3 = 1 Hz = 1 battement /seconde
En 1 mn on aura 60 pulsations .
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