Devoir de physique niveau 2nde

Sujet du devoir

Première partie : détermination de distance par échographie :

Un médecin réalise une échographie à l’aide d’un cristal émetteur-récepteur envoyant un faisceau d’ultra-sons mono directionnel dans le but de déterminer
le plus grand diamètre d’un organe. Les ondes arrivant sur les membranes délimitant l’organe sont renvoyées par réflexion. Il obtient l’enregistrement suivant : (voir image 1)

1. À quelle distance de l’émetteur-récepteur se situe la première membrane séparant l’organe étudié du reste du corps humain ?

2. Quelle est l’épaisseur de l’organe ?

Donnée : vitesse moyenne de propagation des ultra-sons dans le corps humain v = 1500 m.s-1.

Seconde partie : exploitation de documents :

La sonde des échographes permettant d’obtenir une image est constituée de plusieurs cristaux émetteurs-récepteurs (éléments piézoélectrique) qui vont envoyer des faisceaux d’ultra-sons chacun dans une direction. Lorsque le faisceau traverse une surface séparant 2 milieux de densité différente, il est renvoyé vers la sonde (réflexion). Le corps humain absorbe une partie des ondes ultrasonores, c’est ce que l’on appelle les phénomènes d’absorption.  Plus le parcours de l’onde est important, plus cette atténuation est importante. Le signal reçu est donc faible. 

L’électronique de l’échographe se charge d’amplifier et de traiter ces signaux afin de les convertir en signal vidéo. Pour obtenir une image, on va utiliser tous les cristaux de la sonde. Les traits en nuances de gris sont mis côte à côte pour former une image. (voir images 2)

3. Expliquer les zones blanches sur le crâne du fœtus.

4. Expliquer les zones noires en bas de l’image.

5. Quel est le rôle du gel que l’échographiste dépose sur la peau du patient à l’endroit où la sonde va passer ? 

Images concernant mon devoir de Physique

Où j'en suis dans mon devoir

J'ai déjà répondu à toutes les questions mais j'aimerai que quelqu'un vérifi mes réponses.

1) Il faut trouver deux distances car l’ultra-sons fait un aller-retour, la formule pour trouver la distance est D = V x T mais il faudra diviser par deux pour avoir la distance de l’émetteur. On sait que la vitesse moyenne de propagation des ultra-sons dans le corps humain est de 1500 m/s.

10 μs = 0,01 m/s
10 μs = 0,018 m/s

D1 = 1 500 x 0,01 / 2

D1 = 7,5

D2 = 1 500 x 0,01 / 2
D2 = 13,5

L’émetteur-récepteur se situe de 7,5 à 13,5 mm de la première membrane séparant l’organe étudié du reste du corps humain.

2) Pour trouver l’épaisseur de la membrane, il faut soustraite D2 à D1.

E = 13,5 – 7,5
E = 6

L’épaisseur de l’organe est de 6 mm.

3) Le crâne du fœtus est « blanchâtre » car l’amplitude de son écho est élevée.

4) La zone en bas de l’image son noir car l’amplitude de son écho y est faible.

5) Le rôle du gel que l’échographiste dépose sur la peau du patient à l’endroit où la sonde va passer est de faciliter l’émission des ondes et la réception des ondes.