Pression, radiographie : bac ST2S France 2011.

Afin de se détendre, l'étudiant se rend à la piscine. Avant de semettre à l'eau, il prend son pouls au repos. Sa fréquence cardiaque est de 60 battements par minute. Chaque battement du coeur envoie 80 mL de sang dans l'aorte. Calculer le débit sanguin D au repos en L min-1. Débit ( L min-1) = volume ( L) / durée ( min ). 80 mL = 0,080 L ; D = 0,080*60 / 1 = 4,8 ~ 5 L min-1. Après avoir effectué quelques brasses, la fréquence cardiaque de l'étudiant augmente. Le débit sanguin est maintenant de 9,6 L min-1 soit 1,6 10-4 m3 s-1. La section de l'aorte est S = 2,8 10-4 m2. Calculer la vitesse d'éjection v du sang dans l'aorte. débit ( m3 s-1 ) = section ( m2 ) * vitesse ( m/s). v = D / S = 1,6 10-4 / 2,8 10-4 = 0,5714 ~0,57 m / s. En fin de séance, l'étudiant plonge et éprouve alors une gène à l'oreille. Il se renseigne sur la cause de cette gène. Celle-ci est due à la pression qu'exerce l'eau sur le tympan. Soit A un point à la surface de l'eau et B le point atteint par l'étudiant. Entre deux points A et B d'un fluide, la différence de pression est : Dp = pB-pA = r g h, r étant la masse volumique du fluide, h le dénivelé entre le point A et B appartenant au fluide, avec B au dessous de A. Parmi les formules proposées, indiquer celle qui correspond à la masse volumique d'une substance. Je calcule une masse volumique en divisant une masse par un volume : donc formule b).   Donner l'unité de la masse volumique dans le système internationnal. Une masse volumique s'exprime en kg m-3. Calculer la différence de pression entre A et B. h = 2,0 m ; g = 10 N / kg ; r = 1000 SI. Dp = 1000 * 10 * 2,0 = 2,0 104 Pa. On donne pA = 101300 Pa. Montrer que pB =121300 Pa. pB = Dp + pA = 2,0 104 + 101300 = 121 300 Pa. La surface du tympan est S = 6,0 10-5 m2. Calculer la valeur de la force pressante exercée par l'eau sur le tympan au point B. F( N) = pB ( Pa) * S (m2) = 121 300*6,0 10-5 =7,28 ~7,3 N. Lors du plongeon, l'étudiant se fait mal au bras et il éprouve une douleur latente. Son médecin lui prescrit une radiographie. L'étudiant sera soumis à des rayonnements de même nature que la lumière : les rayons X. La fréquence des rayons X est n= 2,0 1017 Hz. Vérifier que l'énergie d'un photon de ce rayonnement est approximativement égale à 1,3 10-16 J. E = h n =6,63 10-34 *2,0 1017 =1,326 10-16 ~1,3 10-16 J. Exprimer littérallement la longueur d'onde l en fonction de E, h et c. Calculer sa valeur. On donne E = h c / l. l = h c / E = 6,63 10-34 * 3,0 108 / 1,326 10-16 ~1,5 10-9 m. Donner un risque lié à une surexposition aux rayon X. Risque de cancers. Citer un mode de protection utilisé par les manipulateurs en radiologie afin d'éviter une surexposition aux rayons X. Ecran de plomb.

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