2de THEME : SANTE ETUDE D’UN PHENOMENE PERIODIQUE Mise en Situation 1. De nombreux phénomènes périodiques comme la respiration ou les battements du cœur rythment le fonctionnement du corps humain. Les signaux électriques émis par les muscles du cœur peuvent être enregistrés à l’aide de capteurs et visualisés sur un écran. Comment déterminer la fréquence des battements du cœur et diagnostiquer une anomalie ? Document 1 : vocabulaire Phénomène périodique : phénomène qui se répète identique à lui-même au cours du temps ; il est caractérisé par sa fréquence et sa période. Période : temps constant écoulé entre deux passages successifs d’un phénomène périodique dans la même position et dans le même sens. la période, notée T s’exprime en seconde (s). Fréquence : nombre de cycles identiques d’un phénomène périodique par unité de temps (en général, par 1 seconde). La fréquence notée f est l’inverse de la période et s’exprime en Hertz (Hz) : 𝑓 = . 𝑇 Signal électrique : représentation des variations d’une tension électrique au cours du temps. Document 2 : l’Oscilloscope et le Générateur basses fréquences (GBF) l’Oscilloscope (ou oscillographe cathodique) : c’est le plus polyvalent des appareils de mesure. Seul ou associé à d’autres appareils, il permet simultanément de visualiser et d’analyser une tension électrique. Ainsi on peut distinguer le signal mesuré d’éventuels signaux perturbateurs dont on peut apprécier l’amplitude et la forme. Sur l’écran on peut afficher soit la courbe représentative d’une tension en fonction du temps : 𝑋 = 𝑢1 (𝑡) ou 𝑌 = 𝑢2 (𝑡), soit la courbe représentative d’une fonction d’une tension : 𝑌 = 𝑓(𝑋). Oscilloscope cathodique Générateur basses fréquences : Le GBF est un générateur qui permet de délivrer une tension dont on peut faire varier la fréquence, l’amplitude et la forme (sinusoïdale, triangulaire ou en créneaux). Document 3 : l’électrocardiogramme et le diagnostic médical Rythme cardiaque : c’est le nombre de battements du cœur par minute. Pour un adulte au repos, il est généralement compris entre 60 et 90 battements. Diagnostic : raisonnement conduisant à l’identification des causes d’un problème, d’une maladie. Electrocardiogramme ou (ECG) : c’est l’enregistrement au cours du temps des signaux électriques liés à l’activité du cœur. Il est réalisé à l’aide de capteurs adaptés appelés électrodes. Sur un ECG, chaque motif est associé à un battement du cœur. Il permet au médecin d’effectuer des diagnostics, notamment celui des troubles du rythme cardiaque. Ainsi un patient souffrant de tachycardie a un rythme cardiaque plus rapide que la normale, alors qu’un patient souffrant de bradycardie a un rythme plus lent. Page 1 / 2 ECG d’un patient Document 4 : matériel disponible 2. Oscilloscope ; Générateur Basses Fréquences (GBF) ; chronomètre ; multimètre, fils de connexion et adaptateurs BNC, Etude préliminaire : utilisation d’un oscilloscope 1. Réaliser et observer Mettre l’oscilloscope sous tension et effectuer les réglages pour obtenir un déplacement du spot lumineux le plus lent possible au centre de l’écran (cf. fiche méthode 6 du manuel). On se place sur la sensibilité horizontale : 500ms/div Chronométrer la durée ∆𝑡0 que met le spot pour parcourir dix divisions de l’écran. ∆𝑡0 = 5s = 5000 ms pour parcourir 10 divisions 2. Exploiter En déduire la durée ∆𝑡1 pour parcourir une division. Pour parcourir une division, ∆𝑡1 = 5000 /10 = 500 ms Comparer cette valeur avec celle donnée par la sensibilité horizontale (ou balayage). ∆𝑡1 correspond à la sensibilité horizontale 3. Exploitation d’un oscillogramme 1. Réaliser et observer Brancher le générateur de tension basse fréquence (GBF) sur la voie 1 de l’oscilloscope. Régler l’oscilloscope de façon à visualiser convenablement plusieurs motifs élémentaires sur l’écran. Régler ensuite les sensibilités verticale et horizontale de telle sorte qu’un motif élémentaire occupe le plus d’espace possible sur l’écran. Indiquer les valeurs des sensibilités horizontale (en s/div) et verticale (en V/div). T Sensibilité horizontale : 200 μs par division Sensibilité verticale : 5V/div Umax 2. Exploiter Déterminer la période T du signal étudié. T = 5div x 200.10-6s/div = 1.10-3 s En déduire la fréquence f de ce signal électrique. La comparer à celle donnée par le GBF. f = 1/T = 1 / 1.10-3 = 1000 Hz Déterminer les tensions maximale Umax et minimale Umin du signal étudié. Umax = 3div x 5V/div = 15 V Page 2 / 2 3. Valider L’électrocardiogramme du document 3, présente-t-il une activité cardiaque périodique sur la durée de l'enregistrement ? Si oui, déterminer le nombre de pulsations par minute correspondant. T T = 5 carreaux x 5mm x 40 ms/mm = 1000 ms f = 1 / T = 1 / 1000.10-3 = 1 Hz = 1 battement /seconde En 1 mn on aura 60 pulsations . Page 3 / 2
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