17 Cha

Exercices supplémentaires

Physique
7 et diagnostic médical

p it

re

1 L’expérience de Galilée
[ Mobiliser ses connaissances • Exercer son esprit critique • Extraire une information utile • Proposer et vérifier une hypothèse ]

Le physicien et astronome italien Galilée (1564-1642) a été l’un des premiers à penser que la lumière ne se propage pas instantanément d’un point à un autre. Pour le prouver, il chercha à déterminer la vitesse de propagation de la lumière dans l’air en suivant le protocole suivant : monté en haut d’une colline, Galilée avait demandé à l’un de ses élèves de se placer au sommet d’une colline voisine. Chacun était muni d’une lanterne initialement couverte. Galilée découvrit le premier sa lanterne tout en déclenchant une horloge. L’élève découvrit la sienne dès qu’il reçut le signal lumineux. Galilée arrêta l’horloge aussitôt qu’il vit la lueur de cette lanterne. Les résultats ne furent pas concluants car les durées mesurées restaient les mêmes pour des distances différentes. En plus de l’électrocardiogramme, le patient subit une échographie du cœur dont une image est reproduite ci-dessous. L’axe incliné qui servira d’échelle est gradué de 0 à 14 cm. L’extrémité inférieure de cet axe correspond à la position de la sonde
(émetteur-récepteur) de l’échographe. Les ondes sont émises puis captées par la sonde après s’être réfléchies sur les parois qu’elles rencontrent dans l’organisme.

1. Supposons que la distance entre les deux collines vaut
5,00 km. Quelle est la durée d’un aller-retour de la lumière entre les deux collines ?
2. Cette durée paraît-elle mesurable à l’époque de Galilée ?
3. Faire une recherche documentaire pour trouver le temps de réaction d’un conducteur automobile à la vue d’un obstacle.
4. Proposer une interprétation du résultat obtenu par Galilée.

4. Quelles ondes sont utilisées pour l’échographie ? On précisera leur nature et le domaine de fréquences associé.

5. Si l’on remplace le signal lumineux de la lanterne