Activité expérimentale TP Caractéristiques d`un phénomène

LA SANTE
Activité expérimentale TP
Chap. 3 Les ondes au service de la médecine
Caractéristiques d’un phénomène périodique
Objectifs :



Identifier le caractère périodique d’un signal sur une durée donnée.
Déterminer les caractéristiques d’un signal périodique.
Utiliser un oscilloscope numérique et un émetteur d’ultrasons
Un organe essentiel à la santé : notre cœur bat périodiquement, nos oreilles décryptent les vibrations de l’air. Des
ondes électromagnétiques sont utilisées pour voir à l’intérieur de notre corps, mais……
Qu’est-ce qu’un phénomène périodique ? Quelles sont les grandeurs physiques qui le caractérisent ?
Voici l’objectif de ce premier TP sur les ondes. Nous allons travailler sur des signaux périodiques simples à
reconnaitre : les sons audibles par l’homme pour commencer.
Ce TP vous invite à créer des sons synthétiques avec un générateur basse fréquence. Vous allez ensuite réaliser des
mesures à l’oscilloscope qu’il faudra analyser en termes de fréquence.
Doc.1
L’oscilloscope est un appareil qui permet de visualiser sur son écran l’évolution de signaux électriques qui varient
très rapidement dans le temps. Ces signaux doivent être périodiques. A l’aide de l’oscilloscope, on peut visualiser
l’évolution de 2 tensions au cours du temps : l’une est sur la voie 1, l’autre sur la voie 2. Les bornes d’entrées de ces
2 tensions sur l’oscilloscope sont CH1 (à gauche) et CH2 (à droite).
L’écran est divisé en gros carreaux appelés divisions (notées DIV).
ATTENTION : UNE PETITE GRADUATION = 0,2 DIV
 Verticalement : axe des tensions. On peut changer l’échelle en modifiant la sensibilité verticale qui s’exprime en
Volt/DIV.
 Horizontalement : axe des temps. On peut aussi changer l’échelle en modifiant la vitesse de balayage qui
s’exprime en s/DIV (ou ms/DIV : milliseconde/division; µs/DIV : microseconde/division). Sur l’oscilloscope, ce bouton
correspond à l’indication TIME/DIV (temps par division).
Visualisation d’une tension périodique et détermination
de ses caractéristiques
Um
T est la période.
Um est la tension (ou amplitude) maximale : c’est la
plus grande valeur atteinte par la tension.
Ucc
Ucc est la tension crête à crête : Ucc=2 x Um
T
Exemple :
On donne la sensibilité verticale : Sv = 2 V/div, et la vitesse
de balayage : b = 0,5 ms/div.
1 division
 Déterminer les valeurs des 3 grandeurs précédentes en faisant apparaître vos calculs.
nde
2

Une période mesure 4,6 divisions donc T = b x Nb div = 0,5 x 4,6 = 2,3 ms

f = 1 / T = 1 / 2,3.10-3 = 434 Hz

Um = Sv x Nb div = 2 x 3 = 6 V

Ucc = 2 x Um = 12 V
- TP : Caractéristiques d’un phénomène périodique
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C. Grange-Reynas
LA SANTE
Chap. 3 Les ondes au service de la médecine
Doc.2
L’audiométrie tonale consiste à faire écouter, à chaque oreille d’un patient, des sons de fréquences choisies
conventionnellement à 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz, 1000 Hz, 1500 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, 4000Hz, 6000 Hz, 8000
Hz, 15000 Hz, 17000 Hz. On augmente progressivement l’intensité du son jusqu’à ce que le sujet l’entende.
L’ensemble des résultats pour les deux oreilles permet de tracer un audiogramme.
Quelles sont les mesures qui caractérisent une onde sonore ou ultrasonore?



Quel est l’organe concerné par cet examen ?

C’est oreille.
Le signal obtenu est-il périodique ? Si oui, déterminer la période T de la tension et la fréquence f.

Le signal est périodique.
T = nb de div horizontales x balayage = 4 x 2 = 8 ms = 0,008 s = 8.10-3 ms
f = 1/T = 1 / 0,008 =1 / 8.10-3 = 125 Hz
Quelles sont les valeurs maximales et minimales de la tension correspondante


Umax = nb de div verticales x sensibilité verticale = 3 x 50 = 150 mV
Umin = nb de div verticales x sensibilité verticale = -3 x 50 = - 150 mV
Travail expérimental :
 Brancher un GBF aux bornes de la voie 1 d’un oscilloscope analogique, brancher un casque en parallèle (il
transforme un signal électrique en signal sonore).
 Régler l’oscilloscope de manière à obtenir un signal périodique qui ne défile pas pour une fréquence de 440 Hz (la3)
 Régler l’oscilloscope de manière à obtenir un signal périodique qui ne défile pas pour une fréquence de 261 Hz (do)
 Reproduire les figures obtenues sur les écrans ci-dessous
 Déterminer les périodes à l’aide des réglages de l’oscilloscope analogique.
 En déduire les fréquences des signaux
nde
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C. Grange-Reynas