3. b. Calculer la distance d entre l'émetteur et le récepteur 1. Exercice 2 : impédance acoustique Les impédances acoustiques de l’air et des tissus musculaires pour les ultrasons valent Z a = 400 kg.m −2.s−1 et Z m = 1, 7.10 6 kg.m−2.s−1. 1. Le document 1 décrit la première page de la notice d’un exemple d’appareil de ce type. Expliquer un écart éventuel avec la valeur attendue. v = 7(10–3 (5(104 = 3,5(102 m.s-1 = 4.102 m.s-1 (en respectant le nombre de chiffres significatifs) 2. Lors d une mesure, on obtient l oscillogramme suivant : La base de temps est fixée à 5,0 µs/div ; les sensibilités verticales sont identiques. Raisonner Il faut rappeler la relation entre la … Définir en une phrase la longueur d’onde , puis déterminer sa valeur. 3 : La célérité d’une onde transversale le long d’une corde élastique tendue est donnée par la relation suivante : v=(T/µ)1/2 où T est la tension de la corde exprimée en N … ( Rép : V = c Δf 2 f cos θ = 29,5 cm.s-1) 2. Compléter le tableau de l'annexe à rendre avec la copie en précisant pour chaque capteur le type d'ondes utilisées. 2. La célérité moyenne des ultrasons dans l'eau de mer est d'environ 5,7.103 km.h-1. Déterminer la fréquence f des ultrasons émis. Étude des ultrasons Données : - −célérité des ultrasons dans l’air : v = 340 m.s 1 à 25 °C. Pour cela, on isole l’émetteur E à ultrasons de cet appareil et on visualise le signal émis à l’aide d’un Question 3: Rédiger en précisant les différentes étapes qui conduisent au calcul de la célérité des ultrasons. Caractéristiques générales de l’onde. Calculer la célérité des ultrasons dans l'air. Exercice 1 (4 points) (A) On souhaite mesurer la célérité des ultrasons dans l air à l aide du montage ci-dessous. Justifier. Expliquer cette différence. 3 Définir en une phrase la longueur d'onde 𝜆 2. Nature du liquide Célérité des ultrasons Eau 1 480 m.s-1 Ethanol 1 262 m.s-1 Glycérol 1 915 m.s-1 Exercice 4 : Opéra lyrique. Q2/ Calculer la période T associée. Une variation de fréquence f =1470 Hz est mesurée. On souhaite étudier les ultrasons émis par l’appareil décrit dans le document 1. Mesure de la célérité d'une onde Pour ouvrir un Lien dans une nouvelle fenêtre, sur la touche MAJ avant de cliquer. Un modèle simple de la célérité v d'une onde de ce type dans ce fil correspond à l'une des expressions suivantes: (1) v = k.L µ (2) v = µ k.L (3) v = µ k.L Retrouver la bonne expression parmi celle proposées en effectuant une analyse dimensionnelle. Exercice : Les ultrasons On trouve dans le commerce des appareils de nettoyage utilisant les ultrasons. Calculer la célérité du son. En déduire la fréquence fu des ultrasons. Mesure de la célérité d'une onde à la surface de l'eau. Le principe est le même que pour la plupart des techniques d'imagerie médicale. Correction exercice 1 : 1. L’échographie consiste à émettre des ultrasons en direction des tissus et organes à observer, puis à recueillir et analyser les échos des ultrasons selon la distance et l’impédance des milieux sur lesquels ils ont rebondi. Onde ultrasonores progressives périodiques : mesure de la longueur d'onde . Calculer la vitesse V sachant que la célérité C des ultrasons dans le sang est de 1540 m.s-1. Corrigé ex3 : 1-Propagation dans l'air d'une onde mécanique, périodique et longitudinale (propagation d'une variation de pression dans la direction de propagation) La lumière est une onde électromagnétique. 1. On souhaite étudier les ultrasons émis par l’appareil décrit dans le document 1. Déterminer la nature du milieu de propagation grâce au tableau ci-dessous. 2.2. Célérité des ondes S : v S = 3,5 km.h-1. (à justifier). 2. Données: Célérité des ondes P : v P = 5,0 km.h-1. Célérité des ultrasons dans l’air : v = = ( . 5. 5 Exprimer puis calculer la célérité v e des ultrasons dans l’eau 2. Vitesse des ultrasons exercice corrigé seconde. Par exemple, le son dans l' air à 15°C et à 1 bar se propage à 340 m.s-¹. EXERCICE 3 L’échographe numérique à ultrasons est un dispositif qui permet le contrôle de qualité de béton. 1. 4. Indiquer si chacune des situations suivante est une description spatiale ou temporelle d’une onde. Étude des ultrasons 1.1. Pour déterminer la célérité des ultrasons nous avons effectuer le montage ci dessous: Montage de l'expérience Nous avons placé deux recepteurs R1 et R2 à des distances respectivent d1=0,05m et d2=0,60m d'un émetteur E, ce qui nous a permis d'obtenir deux signaux sur l'oscilloscope. 1.1. Calculer la célérité de l'onde sur le fil ER. → Pour calculer la célérité d'une onde sonore dans l'air, on peut aussi faire appel à la relation , où γ est le coefficient de Laplace (il vaut 1,4 pour un gaz diatomique comme l'air), R est la constante des gaz parfaits (avec R ≈ 8,3 J.mol-1.K-1), M est la masse molaire de l'air (qui vaut M = 28,8.10-3 … (Sons audibles, infrasons ou ultrasons) Exercice 3 En ophtalmologie, on utilise des ondes de fréquence égales à 10 MHZ ; Rappel : 1 MHZ = 1 000 000 Hz Q1/ Cette onde est-elle audible par l’homme ? - célérité du son dans l'air à 20 °C : v = 340 m.s–1; - célérité de la lumière dans le vide ou dans l'air : c = 3,0.108 m.s–1. 3 Contrôle de la qualité des huiles 3.1 Mesure des propriétés acoustiques Après avoir montré la validité de la méthode de mesure, nous l avons utilisé pour la caractérisation de certaines huiles marocaines à savoir : l'huile d'argan cosmétique et alimentaire, l huile de tabl e et de l'huile d'olive. Correction DS 1 Exercice 1 Partie 1 : Les ultrasons au service du nettoyage 1. f . 4. Déterminer la célérité veau des ultrasons dans l’eau. v air = 3,4 10 2 m/s ; v liq = 1,5 10 3 m/s. 3. 6 Sans faire de calculs, indiquer quel est le retard de R 2 par rapport à R 1. Calculer la célérité d'une vague En eau peu profonde, la célérité dune vague à la surface de l'eau dépend de l'intensité de la pesanteur, g = 9,8 m . 1- Calculer les coefficients de transmission et de réflexion des puissances sonores à une interface air-muscle et commenter Exercice 4 Les ondes ultrasonores sont émises à une certaine fréquence et intensité par l’émetteur et est renvoyée au récepteur à la rencontre d'obstacle par effet écho. 1.3. rapport à la peau et émettant des ultrasons de fréquence 5 MHz. Une soprano chante un Si 4 en faisant vibrer ses cordes vocales 988 fois par seconde. Données : - célérité des ultrasons dans l’air : v = 340 m.s−1 à 25 °C. 1. (Sons audibles, infrasons ou ultrasons) Exercice 3 En ophtalmologie, on utilise des ondes de fréquence égales à 10 MHZ ; Rappel : 1 MHZ = 1 000 000 Hz Q1/ Cette onde est-elle audible par l’homme ? 2 • Déduire de ces mesures la valeur de la célérité des ultrasons dans l'air en utilisant pour le calcul de l'incertitude la relation: V= D/τ = 40,0.10 –2/1,18.10 –3= 339m.s –1 et V= 339 ± 12 m.s –1 Méthode n°2 : L’émetteur doit être positionné sur « émission continue » Mesure de la célérité d'une onde le long d'une corde. Q2/ Calculer la période T associée. La valeur obtenue est-elle cohérente ? 2. Exercice 2 Énoncé D'après Belin 2019. Q2/ Indiquer pour chaque onde a quel domaine de fréquence elle appartient. Tracer l'allure des variations du signal émis par la sonde au cours du temps, en faisant apparaître les divers temps caractéristiques. Calculer la célérité vair des ultrasons dans l’air. page 3 EXERCICE 5 : fréquence, longueur d’onde et célérité des ultrasons Traiter cet exercice en ligne et s’autoévaluer Un élève dispose d’une soure d’ultrasons de fréquene et longueur d’onde inonnue s. Pour la mesurer il applique le protocole du document 1. Dans une salle à 20 oC, des ultrasons par-courent la distance qui sépare un émetteur d'un récepteur d'ultrasons en 2.2 ms. a. Rappeler la vitesse de propagation d'un signal sonore dans l'air. 1- Détermination de la célérité des ultrasons dans l’air. - Déterminer sur le graphique la durée du parcours t = t 2 – t 1 entre les 2 récepteurs - En déduire la vitesse des ultrasons … 3. Pour cela, on isole l’émetteur E à ultrasons de cet appareil et on visualise le signal émis à l’aide d’un 2. L’échogramme du cerveau. 2.1. La vitesse de propagation des ultrasons étant relativement constante l'image obtenue est nette. Son principe de fonctionnement consiste en l’émission d’ultrasons vers la paroi d’un mur et leur réception après avoir traversé le mur. 3. Exprimer en fonction de la période T des ultrasons le retard ( du signal reçu par R’2 par rapport à celui … Exercice 2 Énoncé D’après Hachette 2019. On rappelle que la célérité des ultrasons dans l'air est vair = 340 m.s– 1 dans les conditions de l'expérience. 1.niveau de la mer qui monter et des-cend dans un port au rythme de la marée 2.photographie de la mer sur laquelle on observe des vagues 3.relevé des vibrations du sol obtenu par une station sismique s-2 et de la profon- deur h de I'eau. Déterminer la période T et la fréquence f de la tension observée à l'oscilloscope. - Mesurer la distance d entre les 2 récepteurs R 1 et R 2. I. Une seule des relations ci-dessous est homogène et permet de calculer la célérité … Définir en une phrase la longueur d’onde ( ; écrire la relation entre la longueur d’onde (, la célérité v des ultrasons dans le milieu et la période T des ultrasons. (1) On mesure la durée Δt du plus grand nombre N possible de périodes, on en déduit la période T = t N ' T = 162 18 6 –= 24 µs = 24 × 10 6 s 1.2. 4. 3. - célérité des ultrasons dans l’eau : v’ = 1500 m.s−1. Photo des signaux sur l'oscillospe La célérité des ultrasons est plus grande dans un liquide, milieux plus dense qu'un gaz, que dans l'air. Calculer la célérité v des ondes ultrasonores dans l’air. Données : - célérité des ultrasons dans l’air : v = 340 m.s−1 à 25 °C. Propriétés de quelques capteurs présents dans la voiture autonome 1.1. En utilisation normale de l’appareil, la longueur d'onde des ultrasons est différente de la valeur obtenue à la question 1.3.2. et vaut 4 cm. 1. ... Tracés des courbes (Voir page suivante). 2.2. 3.3. La célérité des ondes dépend des propriétés du milieu. Célérité des ultrasons Points 4 points Theme Son Bac S 2003-2012 Durée 52 minutes définitions onde mécanique, transversale, tracés de courbes L=f(retard), accès à la célérité, détermination de la périodicité spatiale avec deux récepteurs Animation … 4 Calculer N la fréquence des ultrasons. Exercice 4: ultrasons émis par les dauphins Pour communiquer entre eux les dauphins émettent des ultrasons dont les fréquences sont comprises entre 16kHz et 100kHz. Données: célérité du son dans l'acier: 5,0 km.s-1; dans l'eau: 1,5 km.s-1. Célérité c de l’onde : définie par la relation Impédance acoustique Z [Pa.s/m] du milieu : définie à partir de la masse volumique ρ [kg.cm-3] du milieu et de sa compressibilité χ telle que Elle permet de décrire le comportement du milieu vis-à-vis des ultrasons en caractérisant sa résistance. - célérité des ultrasons dans l’eau : v’ = 1500 m.s−1.