L'échographie

 L’émission sonore On alimente un haut parleur avec un générateur Si la fréquence d’alimentation est très faible La membrane du HP se met à vibrer lentement et on entend un son très grave

Si la fréquence d’alimentation est importante La membrane vibre de plus en plus vite Lorsqu’elle vibre trop vite, l’œil ne la voit plus bouger Le son devient de plus en plus aigu

 Lorsque le HP émet un son, la membrane vibre de façon périodique : Exemple Si la fréquence de vibration de la membrane est de 100 Hz cela signifie En 1 s la membrane vibre 100 fois La durée d’une vibration est : 0,01 s

 Le son est produit par les vibrations (mouvement de va-et-vient, périodique ) d'un émetteur (cordes vocales, membrane d'un haut-parleur, instrument de musique.......) L’oreille humaine perçoit les sons de fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz Sons audibles 20 Hz 20 000 Hz Ultrasons Infrasons

Sons audibles Ultrasons Infrasons 20 Hz 20 000 Hz Ultrasons Infrasons Un son de basse fréquence est un son ...... grave Un son de haute fréquence est un son ...... aigu Certains animaux communiquent et s’orientent par ultrasons Les chiens perçoivent des sons jusqu’à 40 000 Hz Les chauves souris jusqu’à 100 000 Hz Les dauphins jusqu’à 170 000 Hz

 nécessité d’un milieu matériel  La propagation sonore  nécessité d’un milieu matériel  Plaçons un réveil ou une radio sous une cloche de verre dans laquelle on peut faire le vide, à l’aide d’une pompe  Le son ne se propage pas dans le vide. La propagation du son nécessite un milieu matériel : gaz, liquide, solide Remarque La lumière peut se propager dans le vide

 Vitesse de propagation  Dans un milieu matériel homogène, les sons se propagent à une vitesse constante qui dépend du milieu Milieu Vitesse Air à 0°C 331 m.s-1 Air à 15°C 340 m.s-1 Air à 25°C 346 m.s-1 Eau de mer 1 500 m.s-1 Acier 5 000 m.s-1  La vitesse du son ne dépend pas de sa fréquence Le mur du son On dit qu’un avion franchit le mur du son quand sa vitesse dépasse la vitesse du son ; des phénomènes complexes d’écoulement de l’air autour du corps de l’appareil créent une onde de choc et un bruit très fort.

 Propriétés des ultrasons  Directivité des ultrasons  Un émetteur à ultrasons et un récepteur sont branchés à un oscilloscope.  Plaçons le récepteur en face de l’émetteur et observons les 2 courbes à l’oscilloscope.  Décalons un peu le récepteur et observons de nouveau les signaux.

 Les ultrasons sont très directifs Lorsque le récepteur ne se trouve pas bien en face de l’émetteur, les ultrasons reçus sont fortement atténués  Les ultrasons sont très directifs Remarque Ce n’est pas le cas des sons audibles : on n’a pas besoin de se trouver en face d’un haut parleur pour entendre le son

 Amortissement des ultrasons  Eloignons le récepteur de l’émetteur   Les ultrasons s’amortissent très rapidement dans l’air Milieu de propagation Distance pour laquelle l’intensité sonore est réduite de 90 % Air 5 mètres eau 100 kilomètres Remarque - Les ultrasons s’amortissent rapidement dans l’air mais sont très pénétrants dans l’eau d’où leur utilisation pour la détection sous-marine (SONAR) ou l’échographie (grâce à la présence de liquide amniotique entourant le fœtus).

 Absorption des ultrasons  Plaçons différentes matières entre l’émetteur et le récepteur   L’absorption des ultrasons par le milieu de propagation dépend du milieu de propagation et de la fréquence (elle augmente avec la fréquence) Remarque - Dans un immeuble, lorsque la musique est très forte chez le voisin, on entend les basses fréquences (les hautes fréquences sont absorbées par les murs) - Les ultrasons utilisés pour la détection sous-marine ont une fréquence plus faible ( 40 kHz) que les ultrasons utilisés en échographie ( de 1 à 20 MHz)

 Réflexion des ultrasons  Dirigeons les ultrasons sur un obstacle.  Les ultrasons se réfléchissent sur les obstacles.

 Le sonar http://www.ostralo.net/3_animations/swf/sonar.swf

A quelle distance se trouve le banc de poissons ? Vitesse des ultrasons dans l’eau: V = 1500 m.s-1 d A quelle distance se trouve le banc de poissons ?

En 100 ms, les ultrasons parcourent la distance 2d Vitesse des ultrasons dans l’eau: V = 1500 m.s-1 En 100 ms, les ultrasons parcourent la distance 2d d En 50 ms, les ultrasons parcourent la distance d 75 m

Les poissons se trouvent à 75 m du bateau Vitesse des ultrasons dans l’eau: V = 1500 m.s-1 En 100 ms, les ultrasons parcourent la distance 2d d En 50 ms, les ultrasons parcourent la distance d Les poissons se trouvent à 75 m du bateau

A quelle distance se trouve le fond marin ? Vitesse des ultrasons dans l’eau: V = 1500 m.s-1 d A quelle distance se trouve le fond marin ?

En 300 ms, les ultrasons parcourent la distance 2d Vitesse des ultrasons dans l’eau: V = 1500 m.s-1 En 300 ms, les ultrasons parcourent la distance 2d d En 150 ms, les ultrasons parcourent la distance d 225 m

Le fond se trouve à 225 m du bateau Vitesse des ultrasons dans l’eau: V = 1500 m.s-1 En 300 ms, les ultrasons parcourent la distance 2d d En 150 ms, les ultrasons parcourent la distance d Le fond se trouve à 225 m du bateau