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2nde

Thème : Santé
Synthèse : Ondes sonores et ultrasonores – Application médicale

1. Propagation et vitesses :
La propagation des ondes sonores et ultrasonores nécessitent la présence d’un milieu matériel (Air, eau ….).
Les ondes sonores et ultrasonores ne se propagent donc pas dans le vide.
La vitesse v de propagation des ondes sonores et ultrasonores dépend du milieu dans lequel elles se propagent.
Exemples :

vair = 330 m.s-1

veau = 1 500 m.s-1

vacier = 6 000 m.s-1

2. Fréquences :
Type d’ondes
Intervalle de
fréquence

Infrason

‹ 20 Hz

Bas
20 – 200 Hz

Bas-Médium
200 – 2 000 Hz

Haut-Médium
2 kHz – 12 kHz

Sur-aigu
12 kHz – 20 kHz

Ultrason



20 kHz

Ondes sonores audibles

3. L’écho ultrasonore : Voir Activité
Une onde ultrasonore est en partie réfléchie lorsqu’elle atteint un obstacle. La mesure de la durée ∆t de l’aller-retour de
cette onde entre l’émetteur-récepteur d’ultrasons et l’obstacle permet de calculer la distance d les séparant. Pour cela,
on utilise la relation suivante :
2d
v x ∆t
v=

2d = v x ∆t
 d=
∆t
2
Avec : v en m.s-1
∆t en s
et
d en m

4. Application médicale des ondes ultrasonores : L’échographie
a) Principe :
L’échographie permet l’étude de multiples organes de l’abdomen, du petit bassin, du cou (thyroïde, ganglions, foie, rate,
pancréas, reins, vessie, organes génitaux) mais aussi les vaisseaux (artères et veines), les ligaments et le cœur.
Elle recherche des anomalies qui pourraient les atteindre (tumeurs, infections, malformations) et peut parfois guider un
prélèvement en profondeur.
Au cours d’une grossesse, elle permet d’étudier la vitalité et le développement du fœtus, de dépister des anomalies ou
encore de déterminer le sexe de l’enfant.
L’échographie utilise les ultrasons de haute fréquence (de 1,5 MHz à 18 MHz) alors que les ultrasons utilisés dans le T.P ont
une fréquence beaucoup plus basse (40 KHz).
Son principe consiste à appliquer une sonde (comme un stylo : Emetteur + Récepteur) contre la peau en regard de l’organe à
explorer. Cette sonde émet des ultrasons qui traversent les tissus puis lui sont renvoyés sous la forme d’un écho.
Deux informations sont exploitées pour construire l’image échographique :
 La durée ∆t de l’aller-retour permet de connaître la distance d séparant la sonde de l’organe.
 L’intensité du signal réfléchi permet de mettre en évidence les divers organes qui seront représentés sur l’écran
vidéo par des nuances de gris
L’appareil d’échographie s’appelle un échographe.

Echographie d’un fœtus

Ondes sonores et ultrasonores

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b) Mesure d’une distance par échographie :
Le schéma de l’échographie d’un fœtus et le signal reçu par le capteur de la sonde sont schématisés ci-dessous :
Ordinateur
Amplitude

Sonde

d1

d2

Corps de la mère
vu en coupe

Fœtus
0

90

140

1.

Pourquoi observe-t-on deux pics sur le graphique ? A quoi correspond-t-ils.

2.

On admet que la vitesse des ultrasons est égale à 1 500 m.s-1 dans le corps humain.
Calculer la distance d1 entre la sonde et le fœtus.

3.

En déduire la taille d2 du fœtus. On notera la distance d1 + d2 par la lettre D.

Ondes sonores et ultrasonores

Temps (en µs)

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