Bonjour,
Exercice 1 : Pour localiser les obstacles et les proies, les chauves-souris de l'espèce Pteronotus Parnellii émettent de brefs signaux ultrasonores périodiques, de fréquence égale à 30,5 kHz.
1) Quelle est la vitesse de ces ondes ?
Ces ondes étant des ultrasons, elles se déplacent de ce fait dans l'air aussi vite que le son, soit à une vitesse moyenne de 340 m/s.
2) Un insecte est situé à 2,3 m de l'animal. Quelle durée sépare l'émission de l'onde de sa réception par la chauve-souris après réflexion sur l’insecte ?
Soient D la distance qui sépare la chauve-souris de l’insecte. et d la distance que l'onde parcourt
Comme l'onde parcourt un aller-retour : d = 2 x D
Rappel formule :
Temps = Distance x Vitesse
Donc :
T = 2 x Dv
T = 2 x 2,3340
T = 1,3 x 10⁻² s soit ≈ 13 ms
L'émission de l'onde de sa réception par la chauve-souris après réflexion sur l’insecte est séparée de 1,3 x 10⁻² sec soit environ 13 ms
Exercice 2 :
Un patient souffrant d'un rythme cardiaque anormalement élevé subit un examen approfondi. Dans un premier temps, le médecin réalise un électrocardiogramme dont voici l'un des enregistrements : [1e DOCUMENT EN PIÈCE JOINTE].
1) Quelle est l'unité sur l'axe des abscisses ?
L'unité de l'axe des abscisses est la seconde
Sur l'axe des ordonnées ?
L'unité de l'axe des ordonnées est le millivolt
2) Quelles sont les grandeurs représentées sur ces axes ?
Les abscisses représentent la durée et les ordonnées représentent la tension.
3)
a. Qu'est-ce qui permet d'affirmer que le signal U est périodique ?
Le signal U est périodique car il se reproduit exactement de la même façon tout au long de la période.
b. Déterminer sa période T.
On lit que 10T = 10,9 cm soit 2,6 s.
Donc T = 2,6 x 10⁻¹ s
Sa période T est de : 2,6 x 10⁻¹ s
c. Calculer la fréquence du signal dans l'unité du système international : c'est la fréquence des battements de cœur.
Rappel formule :
f = 1/T
Donc :
f = 1/2,6 x 10⁻¹ s
f = 3,8 Hz
La fréquence f du signal dans l'unité du système international est de : 3,8 Hz
d. A partir de la valeur T, calculer le rythme cardiaque, égal au nombre de battements par minute. Commenter cette valeur.
On sait que f = 3,8 Hz
Donc
60 x f = 60 x 3,8 = 180 batt/min
Le rythme cardiaque est de : 180 battements par minute.
Ce qui est beaucoup trop élevé, donc le patient est atteint de tachycardie.
4) Déterminer les valeur maximales Umax et Umin de U. En déduire l'amplitude crête à crête de U, définie par Ucc= Umax-Umin.
Umax = 1,1 soit 6,1 x 10⁻¹ mV
Umin = 0,6 cm soit - 4,4 x 10⁻¹ mV
Ucc = 1,1 - 0,6
Ucc = 1,7 cm soit 1,0 mV
Simultanément, le patient subit une échographie du cœur dont on reproduit un cliché [2e DOCUMENT EN PIÈCE JOINTE].
5) Quel est le type d'ondes utilisées pour réaliser l'échographie ?
Ce sont des ondes sonores de haute fréquence.
6) On s'intéresse à la cavité située dans la partie inférieure droite de l'image : elle correspond à un ventricule. L'émetteur-récepteur est placé en bas du cliché, dont l'échelle est indiquée par l'axe incliné gradué en cm, de 0 à 14 cm. Quelle est la taille verticale de ventricule ?
On mesure 3,1 cm avec une règle.
Mais d’après l’échelle indiquée, 10 cm réels équivalent à
4,5 cm sur le cliché.
Donc :
(3,1 x 10,0) / 4,5 = 6,9 cm
La taille verticale du ventricule est donc de : 6,9 cm
7) Après avoir été émise, l'onde se réfléchit sur les obstacles qu'elle rencontre puis est captée par l'émetteur-récepteur. Quelle distance supplémentaire parcourt l'onde ayant été réfléchie par le bas du ventricule ?
Elle parcourt deux fois la distance qui sépare le bas du ventricule, du haut du ventricule parce qu'une partie de l’onde
ultrasonore traverse le bas du ventricule avant d’être réfléchie par le haut du ventricule.
Elle parcourt donc 2 x la distance d,
en plus par rapport à l’onde réfléchie par le bas du ventricule.
