DS4 2015-2016

Mardi 8 décembre 2015
Devoir surveillé n°4
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
A
B
C
Bonne(s)
réponse(s)
Le signal
électrique
représenté
correspond
à une onde
sonore :
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
Sur cet
enregistrement
lors d’un
examen
cardiaque
(personne au
repos) :
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
Sur l’enregistrement précédent, la tension
minimale est de :
+0,010 V
-10V
-10 mV
La personne dont l’enregistrement est représenté
ci-dessus, fait un nouvel examen après un effort
physique.
L’espace entre 2 pics
consécutifs
augmente
La fréquence
cardiaque augmente
La période du signal
augmente
La valeur de la vitesse du son dans l’air est de
l’ordre de
340 m/s
3,40×102 m/s
1540 m/s
Quelle est l’ordre de grandeur de la vitesse des
ultrasons dans l’air ?
1540 m/s
3,00×108 m/s
340 m/s
Les ondes électromagnétiques :
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
L’image ci-contre est
une radiographie de
la cage thoracique
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
Nom :
Prénom :
Classe :

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 = 3,00108
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 ci-
contre.
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 !!!