Applications des ultrasons

Application des ultrasons à la navigation

Naviguer dans les profondeurs des mers et des océans de la Terre est extrêmement important pour les bateaux de pêche, les sous-marins et les navires de recherche. Malheureusement, les ondes lumineuses sont fortement déformées lorsqu'elles traversent la frontière entre l'air et l'eau et elles ne peuvent pas pénétrer très loin sous la surface. Pour compenser ce problème, nous utilisons le SONAR (Sound Navigation And Ranging) et un procédé appelé écho-sondage.

Les ondes ultrasonores à haute fréquence peuvent être utilisées pour détecter des objets en eau profonde et pour mesurer la profondeur de l'eau. Par exemple, un chalutier de pêche transmettra une impulsion ultrasonore pour déterminer la distance qui le sépare du fond marin. Cette impulsion finira par faire écho, c'est-à-dire que le son sera réfléchi par le fond marin. Cet écho sera ensuite détecté par le chalutier. Le temps mis par l'impulsion ultrasonore pour revenir au navire peut être utilisé avec la vitesse des vagues pour calculer la profondeur de l'eau comme suit :

$d=\frac{vt}{2}$,

où$d$est la distance,$v$est la vitesse de l'onde$(\mathrm{m}/\mathrm{s})$et$t$est le temps$\left(\mathrm{s}\right)$. Note que le facteur de deux est là parce que la vague parcourt deux fois la distance entre le chalutier et le fond marin, tout comme ce qui se passe avec l'écholocation. Par conséquent, la distance parcourue par la vague est divisée par deux pour calculer la distance réelle jusqu'au fond marin.

Applications de nettoyage des ultrasons

Rappelle-toi que le son est causé par la vibration de particules. Plus il y a de vibrations par seconde, plus la fréquence du son est élevée. Les bijoutiers utilisent les ultrasons pour nettoyer leurs bijoux. Ils utilisent un appareil qui émet des ondes ultrasonores sur leurs produits sales. Cela fait vibrer très rapidement les particules à l'intérieur des bijoux, ce qui secoue la saleté. Cette technique est également couramment utilisée pour nettoyer les horloges anciennes, qui peuvent devenir délicates à cause de l'âge.

Les hygiénistes de ton cabinet dentaire local utilisent une technique similaire sur tes dents pour éliminer la plaque et le tartre. Les hygiénistes préfèrent utiliser des appareils à ultrasons plutôt que des instruments de grattage manuel à l'ancienne pour plusieurs raisons :

• Les patients se disent plus à l'aise pendant les interventions dentaires.
• Les pointes des petits outils à ultrasons peuvent plus facilement atteindre des zones où les outils manuels auraient plus de mal.
• Sécurité pour les personnes ayant des dents plus fragiles, comme les personnes âgées. Aucune force de grattage n'est nécessaire lors de l'utilisation d'outils à ultrasons, qui pourraient accidentellement enlever l'émail précieux et laisser les dents plus sensibles et vulnérables à la carie.

Applications des ultrasons dans le domaine médical

Tu sais peut-être déjà que nous utilisons des appareils à ultrasons comme outils de diagnostic pour surveiller le développement d'un bébé dans l'utérus de sa mère. Un transducteur à ultrasons est placé sur la peau, qui peut à la fois transmettre et recevoir des ondes ultrasonores. Certaines des ondes ultrasonores sont réfléchies par des limites solides, telles que les os, les muscles ou les tissus du fœtus, puis renvoyées vers le transducteur. Un ordinateur peut alors générer une image en utilisant les données de l'échographie. C'est ce qu'on appelle l'imagerie par ultrasons.

Utilisation de l'échographie pour créer une image d'un bébé dans l'utérus, commons.wikimedia

De même, les échographies abdominales peuvent être effectuées pour évaluer la santé des organes internes de ton abdomen. Cela comprend le foie, le pancréas, la rate et la vésicule biliaire. Il existe également d'autres applications médicales de la technologie des ultrasons. Par exemple, le traitement des douleurs articulaires et de certains types de tumeurs. Les ultrasons peuvent également être utilisés pour éliminer les douloureux calculs rénaux ou vésicaux. Pour détruire ces calculs, les chirurgiens font passer des milliers d'ondes ultrasonores à haute énergie dans le corps afin de briser les calculs en petits morceaux. Ces pierres plus petites peuvent alors se déplacer dans les voies urinaires en toute sécurité, puis être excrétées du corps.

Applications industrielles des ultrasons et détection des fissures dans les métaux

Les ondes ultrasonores sont également très utiles dans les applications industrielles. Les outils et les matériaux que nous utilisons ne doivent pas être défectueux. Pour y parvenir, nous utilisons des ondes ultrasonores pour vérifier la présence de fissures à l'intérieur d'objets métalliques, tels que des pièces moulées, des boulons ou des tuyaux. Après qu'une onde ultrasonore ait pénétré dans un matériau, elle est généralement réfléchie à la limite de la partie éloignée de l'objet. Cependant, si l'objet métallique présente un défaut invisible tel qu'une fissure à l'intérieur du matériau, l'onde ultrasonore se réfléchira plutôt sur la fissure. L'onde ultrasonore réfléchie reviendra au récepteur en moins de temps que prévu, ce qui informera les personnes qui testent le matériau qu'il est défectueux. La vitesse de l'onde à l'intérieur du matériau étant constante, la distance entre la source d'ultrasons et le défaut peut être calculée à l'aide de l'échosondage.

Utilisation industrielle des ultrasons pour tester les défauts tels que les fissures, StudySmarter Originals.