DEVOIR TS3 °2 CALCULATRICE INTERDITE

Asie 2007 EXERCICE Ill : ONDES ULTRASONORES ET APPLICATION

Cet exercice a pour objectifs de déterminer, dans la partie A, quelques grandeurs caractéristiques des ultrasons puis, dans la partie B, d’étudier une application des ultrasons : l’échogramme du cerveau.

Partie A

Au cours d’une séance de travaux pratiques, un élève dispose du matériel suivant : - un émetteur d’ultrasons E et son alimentation électrique ; - deux récepteurs d’ultrasons R1 et R2 ; - un oscilloscope; - une règle graduée.
II réalise le montage ci-contre :

L’émetteur E génère une onde ultrasonore progressive sinusoïdale qui se propage dans l’air jusqu’aux récepteurs
R1 et R2. L’émetteur et les deux récepteurs sont alignés.
Le récepteur R1 est placé au zéro de la règle graduée.
Les signaux captés par les récepteurs R1 et R2 sont appliqués respectivement sur les voies 1 et 2 d’un oscilloscope pour être visualisés sur l’écran de celui-ci.
Lorsque le récepteur R2 est situé à d = 2,8 cm du récepteur
R1, les signaux reçus par les deux récepteurs sont en phase. On observe l’oscillogramme ci-contre sur l’écran.

1. Déterminer la fréquence f des ultrasons émis.
On éloigne lentement R2 le long de la règle ; on constate que le signal reçu par R2 se décale vers la droite ; on continue à éloigner R2 jusqu’à ce que les signaux reçus par R1 et R2 soient a nouveau en phase. Soit R’2 la nouvelle position occupée par R2.
On relève la distance d’ séparant désormais R1 de R’2 : on lit d’ = 3,5 cm.
2. 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.
3. Exprimer en fonction de la période T des ultrasons le retard ( du signal reçu par R’2 par rapport à celui reçu par R2. En déduire la longueur d’onde.
4. Calculer la célérité des ultrasons dans l’air.
5. On immerge,