Les signaux périodiques Le corps humain est le siège de nombreux phénomènes périodiques (rythme cardiaque, rythme respiratoire, activité cérébrale, etc). L'analyse de ces phénomènes consiste à mesurer leurs caractéristiques (période, fréquence, amplitude) et permet d'établir un diagnostic médical. L'utilisation d'un oscilloscope rend possible l'étude des signaux dont les variations sont rapides. I. Les phénomènes et les signaux périodiques A. Définitions 1. Phénomène périodique Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps égaux. Le cycle diurne (levers et couchers de Soleil), les saisons, les battements du cœur, cycles de calcul d'un ordinateur, etc. sont des phénomènes périodiques. On parle de signal périodique lorsqu'on peut mesurer une grandeur physique (tension, intensité, etc.) liée à un phénomène périodique. Cette grandeur est alors une fonction périodique du temps. 2. Signal périodique Un signal périodique est un signal qui se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps égaux. Exemple de signal périodique : Remarque : La grandeur dont on étudie ici l’évolution au cours du temps est une tension 3. Motif élémentaire Un motif élémentaire correspond à la plus petite partie du signal périodique permettant de le reproduire complètement. Exemple : En rouge un motif élémentaire B. La période La période d'un phénomène ou d'un signal périodique est la plus petite durée au bout de laquelle il se reproduit identique à lui-même. La période se note T et son unité est la seconde (s). La période du mouvement de l'aiguille des secondes d'une montre est T = 60 s car elle revient au même endroit toutes les 60 s. La période d'un signal périodique peut être déterminée graphiquement : elle correspond à la durée du motif élémentaire. La période de cette tension alternative est T = 4,0 s. C. La fréquence 1. Fréquence cardiaque La fréquence cardiaque donne le nombre de battements du cœur par minute. 2. Fréquence (en physique) La fréquence se note f, a pour unité le Hertz (Hz) et est liée à la période T donnée en secondes : Dans cette relation, la période doit être obligatoirement exprimée en secondes. a) Calculer la fréquence f d’un signal si la période est de 4,0 s : b) Calculer la fréquence d’un signal si la période est de 250 ms : On doit d'abord convertir cette période en secondes pour calculer la fréquence. Ainsi, D. Les valeurs minimale et maximale Les valeurs minimale et maximale d'un signal sont respectivement la plus petite et la plus grande valeur prise par la grandeur associée au signal au cours du temps. E. L'amplitude L'amplitude de cette tension est : A = Umax − Umin = 7 − (−1) = 8 V Umax et Uminsont respectivement les valeurs maximale et minimale du signal.