Physique Echographie d`une boîte mystérieuse - Bougaud-free

2nde
Thème : Santé
TP n°16
Physique
Echographie d’une boîte mystérieuse
Chap.12
Objectifs
 Modéliser de manière simple l’échographie.
 Déterminer la forme d’un objet enfermé dans une boîte, en simulant une échographie.
Matériel
 Vous disposez d’un émetteur d’ultrasons avec son alimentation et de un ou deux récepteurs d’ultrasons, d’un
oscilloscope, de fils de connexion, d’échantillons (plexiglas, carton…), d’une boite mystérieuse à échographie et
d’un réglet.
 Avant d’étudier le principe de l’échographie, on s’intéresse au pouvoir de réflexion et de transmission des ondes
ultrasonores par différents matériaux.
Mise en route
 Mettre en marche l’alimentation, l’émetteur d’ultrasons, et l’oscilloscope.
 Régler l’oscilloscope : sensibilités verticales 50mV / div pour les deux voies, sensibilité horizontale 0,5 ms / div,
 Régler l’émetteur en mode d’émission continu.
I. Transmission, réflexion, absorption des ultrasons
Information
Lorsqu’une onde sonore se propageant dans le milieu 1
rencontre un milieu 2, à l’interface des 2 milieux une partie de
l’onde est transmise, l’autre est réfléchie :
1. Dispositif expérimental
E désigne l’émetteur d’ultrasons, A et B des récepteurs.
1.1.
Que permet d’étudier le dispositif 1 ? La réflexion ou la transmission ?
1.2.
Que permet d’étudier le dispositif 2 ? La réflexion ou la transmission ?
2. Manipulation
Réaliser le dispositif 1 : le récepteur (noté B sur le schéma) est relié à l’une des deux voies de l’oscilloscope et
est situé à 15 cm de l’émetteur.
2.1. Compléter le tableau par « 1 » pour « Onde transmise » ou « 0 » pour « Onde non transmise » lorsqu’un
objet est placé entre l’émetteur et le récepteur.
Objet
Air
Plexiglas
Laine de roche
Carton
Polystyrène
Métal Bois
2.2.
Transmission
Réaliser le dispositif 2 et compléter le tableau par « 1 » pour « Onde réfléchie » ou « 0 » pour « Onde non
réfléchie » lorsqu’un objet est placé face à l’émetteur et le récepteur disposés l’un à côté de l’autre.
Objet
Air
Plexiglas
Laine de roche
Carton
Polystyrène
Acier Bois
Transmission
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SA12_echographie_boite_mysterieuse.doc
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II. L’échographie
C’est vous …
il y a bien longtemps
L’échographie permet l’étude de multiples organes de l’abdomen, du petit bassin, du cou (thyroïde, ganglions, foie,
rate, pancréas, reins, vessie, organes génitaux) mais aussi les vaisseaux (artères et veines), les ligaments et le cœur.
Elle recherche des anomalies qui pourraient les atteindre (tumeurs, infections, malformations) et peut parfois guider
un prélèvement en profondeur.
Au cours d’une grossesse, elle permet d’étudier la vitalité et le développement du fœtus, de dépister des anomalies
ou encore de déterminer le sexe de l’enfant.
Son principe consiste à appliquer une sonde contre la peau en regard de l’organe à explorer. Cette sonde émet des
ultrasons qui traversent les tissus puis lui sont renvoyés sous la forme d’un écho.
Ce signal, une fois recueilli, va être analysé par un système informatique qui retransmet en direct une image sur un
écran vidéo.
L’appareil d’échographie s’appelle un échographe. Il se compose de quatre éléments principaux :
 La sonde reliée à l’appareil par un câble. Elle émet les ultrasons et reçoit le signal après son passage à travers les
tissus.
 L’écran vidéo sur lequel les images sont visionnées en direct.
 Le système informatique.
 Le panneau de commande, composé de multiples touches et applications.
L’échographie est un examen rapide et indolore. Les ultra-sons sont sans danger. L’échographie est un examen sans
contre-indication. Il ne permet pas l’étude de tous les organes (os, poumon …).
Texte extrait de http://www.doctissimo.fr/html/sante/imagerie/echographie.htm
1. Questions
1.1. La « sonde » de l’échographe réalise deux opérations en même temps. Lesquelles ?
1.2.
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Trouver la correspondance entre les différents éléments :
Echographe réel
Dispositif de TP
écran vidéo
boutons de l’oscilloscope
système informatique
émetteur + récepteur
ventre du patient
cerveau du manipulateur
sonde
écran de l’oscilloscope
panneau de commande
boîte mystérieuse
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2. Manipulation
Nous allons déterminer la forme générale d’un objet présent dans une boîte.
La boîte est divisée en cellules (4x2 ou 3x2) et renferme un objet. Le fond de la boîte est tapissé de laine de
roche qui ne réfléchira pas l’onde ultra sonore.
2.1. Réglages
Reprendre l’un des deux dispositifs précédents.
Sur l’oscilloscope, sélectionner une sensibilité verticale adaptée lors de vos mesures.
Mettre l’émetteur en mode d’émission salves.
2.2. Détermination de la forme générale de l’objet
2.2.1 Sonder la boîte et compléter le schéma suivant :
Référence de la boîte : …….
2.2.2 Le récepteur reçoit-il un signal lorsque les ultrasons émis par l’émetteur rencontrent l’objet ? Expliquer.
2.2.3 Le récepteur reçoit-il un signal lorsque les ultrasons émis par l’émetteur rencontrent la laine de roche au
fond de la boîte ? Expliquer.
2.3.
Mesure de la profondeur à laquelle se trouve l’objet dans la boîte
t représente la durée que met le signal pour faire un aller-retour entre la sonde et l’objet.
On rappelle que la vitesse du son est de 340 m/s.
 Proposer et mettre en place un dispositif permettant de mesurer t à l’oscilloscope afin d’en déduire la
profondeur à laquelle se trouve l’objet :
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