Lycée Michel de Montaigne - M. Brasseur - Année 2006/ 2007

LES SIGNAUX PERIODIQUESPHÉNOMÈNES PÉRIODIQUES

EXERCICE 1.Indiquer les signaux périodiques par mi les courbes représentéesci-dessous

0,40 s

1. Classer par ordre de fréquence cardiaque croissante les troisenregistrements.2. Attribuez à chacun une phase de test en justifiant la réponse.

10 mV

EXERCICE 2.En 2009, le français Stéphane MIFSUD a établi lerecord d’apnée statique en restant 11 min 35 ssous l’eau. Au repos, son rythme cardiaque estde 36 pulsations par minute et il peut descendreà 20 pulsations par minute lors d’une apnée.

1. Quelle est la fréquence cardiaque en Hertzlorsqu’il est au repos ? lors d’une apnée ?2. Quelle est la durée séparant deux battements de coeur consécu-tifs dans ces deux situations ?

EXERCICE 3.Un electrocardiogramme est donné ci-dessous.

Déterminer la période, la fréquence (en Hertz), la tension max etmin de cet electrocardiogramme.

EXERCICE 4.Lors d’un test à l’effort on a relevé les pulsations cardiaques d’uncoeur durant trois phases.

VITESSESEXERCICE 5.Un voilier a un tirant d’eau de 1,50 m,c’est-à-dire que le point le plus basdu bateau est 1,50 m en dessous de lasurface de l’eau. Un sonar émet uneimpulsion ultrasonore puis détecteson retour après réflexion sur le fondde la mer.La mesure de la durée t nécessaireaux ultrasons pour faire un aller etretour permet de calculer la hauteur d’eau h entre la surface et lefond marin. Une alarme sonne quand la hauteur devient trop faiblepour le bateau: en fait l’alarme a été réglée pour se déclencherquand la hauteur d’eau atteint h’ = 2,00 m.

Donnée. La célérité des ultrasons dans l’eau vaut v = 1,5 km.s-1.

La durée t mesurée par le sonar est t = 4,40 ms.

1. Quelle est la hauteur d’eau ? Exprimer cette hauteur en mètre.

2. A quelle durée t’ correspond le déclenchement de l’alarme ?Exprimer ce temps en ms.

Le voilier croise au large d’un ilôt sur lequel a été construit unphare. Le navigateur désire connaître la distance l qui le séparede l’ensemble ilôt + phare. Pour celà, il sait que la lumière issue duphare met un temps t = 1,7 s pour parcourir la distancel quisépare le phare du voilier.

3. Exprimer le temps t mis par la lumière pour parcourir la distancequi sépare le phare du voilier, en seonde, en utilisant les puissan-ces de 10.

4. Quelle est la valeur approchée de la vitesse de propagation de lalumière dans le vide. On retiendra cette valeur pour répondre à laquestion suivante.

5. Déterminer la distance l qui sépare le voilier du phare.

EXERCICE 6.Des élèves se rendent au café Montaigne et s’installent à laterrasse du café. La facade du lycée Montaigne se situe à unedistance D de la terrase du café. Ils veulent mesurer la distance quiles sépare de la facade du lycée Montaigne.

Louise dispose d’un laser métrique: un télémètre laser. Un faisceaude lumière est envoyé vers la facade. Un capteur intégré autélémètre laser permet de recevoir le rayon lumineux renvoyé par lafacade du lycée. L’unité de mesure du temps intégré au télémètrelaser détermine une durée t = 800 ns entre l’émission et la réceptiond’une impulsion lumineuse.

1°) Exprimer le temps t mesuré par le télémètre laser en seconde, enutilisant les puissances de 10.

2°) Quelle est la valeur approchée de la vitesse de propagation dela lumière dans le vide. Exprimer cette valeur en unité officielle.

3°) Déterminer la distance D en mètre qui sépare les élèves de lafacade du lycée Montaigne.

DIAGNOSTIC MEDICALEXERCICE 7.On a représenté le signal électrique correspondant à une ondeultrasonore (ondes comprises entre 2 MHz et 13 MHz).

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1. Quelles sont les périodes TA et TB des sons A et B ?

2. Calculer les fréquence fA et fB des sons A et B ?

3. Le patient a-t-il des problèmes d’audition ?

EN ROUTE POUR LE BACEXERCICE 9.La célérité des ultrasons dans l’air vair = 340 m/s est plus faible quela célérité des ultrasons dans l’eau de mer veau.

Un émetteur produit simultanèment des salves d’ondes ultrasono-res dans un tube rempli d’eau de mer et dans l’air (voir figure).

A une distance d de l’émetteur d’ondes ultrasonores, sont placésdeux récepteurs, l’un dans l’air l’autre dans l’eau de mer.

Le récepteur A est relié à l’entrée A du système d’acquisition d’unordinateur et le récepteur B à l’entrée B. L’acquisition commencelorsqu’un signal est reçu sur l’entrée B du système.

1. Pourquoi est-il nécessaire de déclencher l’acquisition lorsqu’unsignal est reçu sur l’entrée B ?

4. Donner l’expression de t en fonction de d, vair et veau.

5. Justifier l’allure de la courbe obtenue.

6. Déterminer graphiquement le coefficient directeur de la droite. Endéduire la valeur de la célérité veaudes ultrasons dans l’eau de meren prenant vair = 340 m/s.

EXERCICE 10.Trois microphones M1, M2 et M3 sont alignés de telle manière queles distance M1M2 et M1M3 valent respectivement 2,00 m et 3,00 m.Les signaux électriques correspondant aux sons reçus par lesmicrophones sont enregistrés grâce à un ordinateur.

On donne un coup de cymbale devant le premier micro M1, puis onlance immédiatement l’enregistrement.

On obtient les courbes suivantes:

1. Comment peut-on déterminer la célérité de l’onde sonore à l’aidedes courbes obtenues ?

2. Effectuer le calcul de la célérité de l’onde sonore pour la distanceM1M2 puis M1M3

3. Les résultats obtenus sont-ils cohérents ?

1. Quelle est la période T de cette onde ultrasonore ?

2. Calculer la valeur f de sa fréquence.

3. La fréquence f appartient-elle au domaine des fréquencesutilisées en échographie ?

EXERCICE 8.Lors d’un audiogramme, le médecin teste l’audition de son patientavec des sons ayant une fréquence comprise entre 125 Hz et 8,0kHz. Les signaux électriques correspondants à deux sons A et Bémis lors de ces tests sont représentés sur le document ci-dessous.Le son A n’est pas perçu par le patient alors que le son B est pienperçu.

2. Donner l’expression du retard t entre la réception des ultrasonspar les deux récepteurs en fonction de tA et tB, les durées quemettent les ultrasons pour parcourir respectivement la distance ddans l’air et dans l’eau de mer.

3. On détermine t pour différentes distance d entre l’émetteur etles récepteurs. On traite toutes les données avec le tableau et onobtient le graphe t = f(t).

t (ns)