S23 – Appareils à ondes : ultrasons 📝⚓︎
Ondes sonores – Grandeurs caractéristiques (T, f, λ, c) – Spectre acoustique – Applications en esthétique
🎯 Objectifs⚓︎
À l'issue de la séance, vous serez capables de :
- définir une onde mécanique et ses grandeurs caractéristiques (T, f, λ, c)
- utiliser la relation fondamentale c = λ × f
- situer les ultrasons dans le spectre acoustique
- décrire le fonctionnement d'un appareil à ultrasons utilisé en institut
- lire les caractéristiques techniques d'un appareil (fréquence, puissance, mode)
- identifier les précautions de sécurité et les contre-indications
🧴 Pourquoi c'est important pour votre métier ?⚓︎
En esthétique, comprendre les ultrasons permet de :
- Utiliser les appareils à ultrasons en toute sécurité
- Adapter le choix de l'appareil et des réglages au type de peau
- Expliquer à la cliente le fonctionnement et les bienfaits
- Identifier les contre-indications pour protéger la cliente
💡 La fréquence détermine la profondeur : 3 MHz pour le visage, 1 MHz pour le corps !
🧴 Accroche professionnelle⚓︎
Situation : Vous travaillez en institut. Une cliente vous demande :
« J'ai lu que les soins par ultrasons font pénétrer les crèmes dans la peau. Comment ça marche exactement ? Et est-ce que c'est dangereux ? »
Problème : Pour répondre de manière professionnelle, vous devez comprendre ce qu'est un ultrason (une onde mécanique de fréquence très élevée), pourquoi il faut du gel (milieu de propagation), et quelles sont les contre-indications.
Question : Qu'est-ce qu'une onde ? Quelles sont ses caractéristiques ? Comment les ultrasons sont-ils utilisés en esthétique ?
📄 Documents⚓︎
Document 1 – Qu'est-ce qu'une onde ?⚓︎
Une onde est une perturbation qui se propage dans l'espace. L'onde transporte de l'énergie mais pas de matière.
Analogie : Quand vous jetez une pierre dans l'eau, les cercles concentriques se propagent, mais l'eau elle-même reste sur place. C'est la perturbation qui voyage.
Deux catégories d'ondes⚓︎
| Type | Milieu nécessaire ? | Exemples |
|---|---|---|
| Onde mécanique | ✅ Oui (air, eau, peau...) | Son, ultrasons, vibrations |
| Onde électromagnétique | ❌ Non (se propage dans le vide) | Lumière, UV, IR, micro-ondes |
⚠️ Point clé : Les ultrasons sont des ondes mécaniques. Ils ont besoin d'un milieu matériel pour se propager. C'est pourquoi on utilise un gel de contact en esthétique !
Document 2 – Grandeurs caractéristiques d'une onde⚓︎
Une onde est décrite par 4 grandeurs :
1. Période T⚓︎
Définition : Durée d'un cycle complet de l'onde.
Unité : seconde (s)
Sur un schéma : distance temporelle entre deux crêtes successives.
2. Fréquence f⚓︎
Définition : Nombre de cycles par seconde.
Unité : hertz (Hz)
Relation avec la période : f = 1/T et T = 1/f
Signification : Plus f est grand, plus l'onde vibre vite.
3. Longueur d'onde λ⚓︎
Définition : Distance parcourue par l'onde pendant une période.
Unité : mètre (m)
Sur un schéma : distance spatiale entre deux crêtes successives.
4. Célérité c⚓︎
Définition : Vitesse de propagation de l'onde dans un milieu donné.
Unité : mètre par seconde (m/s)
Dépend du milieu :
| Milieu | Célérité du son |
|---|---|
| Air (20°C) | 340 m/s |
| Eau (20°C) | 1 480 m/s |
| Tissus biologiques | ≈ 1 540 m/s |
| Os | ≈ 3 500 m/s |
Relation fondamentale⚓︎
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ c = λ × f │
│ │
│ c : célérité (m/s) │
│ λ : longueur d'onde (m) │
│ f : fréquence (Hz) │
│ │
│ Relations dérivées : │
│ λ = c / f f = c / λ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────┘
Aide aux conversions⚓︎
| Préfixe | Symbole | Facteur | Exemple |
|---|---|---|---|
| méga | M | × 10⁶ | 1 MHz = 1 000 000 Hz |
| kilo | k | × 10³ | 1 kHz = 1 000 Hz |
| milli | m | × 10⁻³ | 1 mm = 0,001 m |
| micro | µ | × 10⁻⁶ | 1 µm = 0,000 001 m |
Document 3 – Le spectre acoustique⚓︎
Le spectre acoustique classe tous les sons selon leur fréquence :
20 Hz 20 kHz (= 20 000 Hz)
│ │
◄─────────┼───────────────────────────┼──────────────► f
│ │
INFRASONS │ SONS AUDIBLES │ ULTRASONS
f < 20 Hz │ 20 Hz < f < 20 kHz │ f > 20 kHz
│ │
Séismes │ Voix : 80-1100 Hz │ Soin visage : 3 MHz
Éléphants │ Piano : 27-4200 Hz │ Cavitation : 40 kHz
│ Sifflet : 3000-5000 Hz │ Échographie : 2-18 MHz
│ │ Sonar : 20-100 kHz
📌 En esthétique : - 25-50 kHz : nettoyage (spatule), cavitation (minceur) - 1-3 MHz : sonophorèse (pénétration d'actifs), massage ultrasonique
Document 4 – Fiche technique : Appareil de sonophorèse⚓︎
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Nom | SonoPro 3000 |
| Type | Appareil de sonophorèse visage/corps |
| Fréquence | 1 MHz (corps) / 3 MHz (visage) |
| Puissance maximale | 2 W/cm² |
| Mode d'émission | Continu ou pulsé |
| Diamètre de la sonde | 3,5 cm |
| Gel de contact | Obligatoire |
| Alimentation | 220 V – 50 Hz |
Principe : Les ultrasons créent des micro-vibrations qui augmentent temporairement la perméabilité de l'épiderme, permettant aux actifs cosmétiques de pénétrer plus profondément.
Choix de la fréquence :
| Fréquence | Pénétration | Zone d'application |
|---|---|---|
| 1 MHz | Profonde (3-5 cm) | Corps, cuisses, ventre |
| 3 MHz | Superficielle (1-2 cm) | Visage, contour des yeux, cou |
⚠️ Règle : Plus la fréquence est élevée, moins l'onde pénètre en profondeur.
Document 5 – Fiche technique : Spatule à ultrasons⚓︎
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Nom | UltraClean Pro |
| Type | Spatule à ultrasons (peeling ultrasonique) |
| Fréquence | 28 kHz |
| Puissance | 3 niveaux (faible / moyen / fort) |
| Mode d'émission | Pulsé |
| Dimensions de la lame | 7 × 2 cm |
| Gel de contact | Non nécessaire (eau ou lotion suffisent) |
Principe : La lame vibre à 28 000 fois par seconde (28 kHz), créant des ondes de pression qui décollent les impuretés, le sébum et les cellules mortes de la surface de la peau.
Document 6 – Sécurité et contre-indications⚓︎
Précautions d'utilisation⚓︎
| Règle | Raison |
|---|---|
| Gel de contact obligatoire (sonophorèse) | Milieu de propagation nécessaire ; évite l'échauffement |
| Mouvement continu de la sonde | Évite la concentration d'énergie en un point (risque de brûlure) |
| Réglage progressif de la puissance | Adapter à la sensibilité de la cliente |
| Durée limitée (10-20 min par zone) | Éviter la surchauffe des tissus |
Contre-indications⚓︎
| Contre-indication | Risque |
|---|---|
| Grossesse (zone abdominale) | Risque pour le fœtus |
| Implants métalliques dans la zone | Concentration de vibrations, échauffement |
| Pacemaker | Perturbation du dispositif |
| Épilepsie | Risque de déclencher une crise |
| Peau lésée, inflammée ou infectée | Aggravation de la lésion |
| Troubles circulatoires (varices, phlébite) | Risque de déplacement de caillot |
| Cancer (zone traitée) | Risque de propagation |
⚠️ Règle d'or : En cas de doute, ne pas réaliser le soin et orienter la cliente vers un médecin.
🧪 Travail 1 – Les grandeurs caractéristiques (15 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Mobiliser, Analyser
À partir du Document 2 :
1.1 – Compléter le tableau⚓︎
| Grandeur | Symbole | Unité | Définition |
|---|---|---|---|
| Période | _ | _ | _ |
| Fréquence | _ | _ | _ |
| Longueur d'onde | _ | _ | _ |
| Célérité | _ | _ | _ |
1.2 – Relation entre T et f⚓︎
Un appareil de sonophorèse fonctionne à une fréquence f = 3 MHz.
a) Convertissez cette fréquence en Hz :
f = 3 MHz = _____ Hz
b) Calculez la période T de l'onde (méthode D.U.C.I.) :
1.3 – Calcul de la longueur d'onde⚓︎
Les ultrasons se propagent dans les tissus biologiques à une célérité c = 1 540 m/s.
Calculez la longueur d'onde λ des ultrasons à 3 MHz dans les tissus (méthode D.U.C.I.) :
🔍 Travail 2 – Le spectre acoustique (10 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Mobiliser, Interpréter
À partir du Document 3 :
2.1 – Compléter le spectre⚓︎
Complétez le schéma en plaçant les bornes de fréquence et les noms des 3 zones :
______ Hz ______ Hz
│ │
◄───────────┼───────────────────────────┼───────────────► f
│ │
___________ │ _______________ │ ___________
│ │
2.2 – Classer les sons⚓︎
Classez chaque son/appareil dans la bonne catégorie :
Sons à classer : voix humaine (200 Hz) – spatule US (28 kHz) – séisme (0,5 Hz) – note de piano La (440 Hz) – appareil sonophorèse (3 MHz) – sifflet pour chien (23 kHz)
| Infrasons | Sons audibles | Ultrasons |
|---|---|---|
2.3 – Interpréter⚓︎
Pourquoi les ultrasons sont-ils utilisés en esthétique plutôt que des sons audibles ? Donnez 2 raisons.
🧴 Travail 3 – Lire une fiche technique d'appareil (15 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Analyser, Interpréter
À partir des Documents 4 et 5 :
3.1 – Comparer les deux appareils⚓︎
Complétez le tableau de comparaison :
| Caractéristique | SonoPro 3000 (sonophorèse) | UltraClean Pro (spatule) |
|---|---|---|
| Fréquence | _____ | _____ |
| Usage principal | _____ | _____ |
| Gel de contact ? | _____ | _____ |
| Mode d'émission | _____ | _____ |
| Profondeur d'action | _____ | _____ |
3.2 – Relier fréquence et usage⚓︎
a) La spatule à ultrasons a une fréquence beaucoup plus basse que l'appareil de sonophorèse. Pourtant, son action reste superficielle (surface de la peau). Proposez une explication.
b) Pourquoi l'appareil de sonophorèse propose-t-il deux fréquences (1 MHz et 3 MHz) ? Quelle fréquence choisir pour un soin visage ? Justifiez.
3.3 – Calcul appliqué⚓︎
L'appareil SonoPro 3000 est réglé à 1 MHz pour un soin corps. La célérité des ultrasons dans les tissus est c = 1 540 m/s.
Calculez la longueur d'onde λ dans les tissus (méthode D.U.C.I.) :
⚠️ Travail 4 – Sécurité et contre-indications (10 min)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Interpréter, Argumenter
À partir du Document 6 :
4.1 – Cas pratiques⚓︎
Pour chaque situation, indiquez si le soin aux ultrasons est possible ou non. Justifiez avec la méthode O.A.C.J.
Situation 1 : Mme Dupont souhaite un soin de sonophorèse au visage. Elle porte un pacemaker.
Situation 2 : Mlle Martin souhaite un peeling ultrasonique. Elle a de l'acné légère sur les joues mais pas de plaies ouvertes.
Situation 3 : Mme Bernard souhaite un soin minceur par cavitation sur le ventre. Elle est enceinte de 4 mois.
4.2 – Gel de contact⚓︎
Expliquez en 2-3 lignes pourquoi le gel de contact est obligatoire pour la sonophorèse. Utilisez le concept d'onde mécanique dans votre réponse.
✅ Synthèse personnelle⚓︎
Rédigez une synthèse de 8 à 12 lignes qui explique ce qu'est un ultrason, ses caractéristiques, sa place dans le spectre acoustique, et ses applications en esthétique.
Mots obligatoires à utiliser : onde mécanique, fréquence, spectre acoustique, ultrason, sonophorèse, gel de contact, contre-indication, pénétration.
🎯 Entraînement filé⚓︎
Situation : Une cliente vous demande :
« Quelle est la différence entre votre spatule à ultrasons et votre appareil de sonophorèse ? Et pourquoi faut-il mettre du gel ? »
Rédigez une réponse professionnelle (5 à 8 lignes).
🗺️ Auto-évaluation⚓︎
| Je sais… | Pas du tout | Un peu | Plutôt bien | Très bien |
|---|---|---|---|---|
| Définir une onde mécanique | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Nommer les 4 grandeurs (T, f, λ, c) et leurs unités | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Utiliser la relation c = λ × f | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Situer les ultrasons dans le spectre acoustique | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Lire une fiche technique d'appareil à ultrasons | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Citer les contre-indications des ultrasons | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
| Expliquer pourquoi le gel de contact est nécessaire | ☐ | ☐ | ☐ | ☐ |
Si vous avez coché "Pas du tout" ou "Un peu" :⚓︎
| Notion à retravailler | Action |
|---|---|
| Grandeurs d'une onde | Revoir Document 2, refaire les conversions |
| Spectre acoustique | Revoir Document 3, mémoriser les bornes (20 Hz / 20 kHz) |
| Applications en esthétique | Revoir Documents 4 et 5, comparer les appareils |
| Contre-indications | Revoir Document 6, mémoriser les 7 CI principales |
🔧 Outils méthodologiques⚓︎
➡️ Fiche méthode 02 – Calculer et interpréter (D.U.C.I.)
➡️ Fiche méthode 01 – Justifier une réponse scientifique (O.A.C.J.)
📺 Pour réviser en vidéo⚓︎
🎬 Les ondes sonores : comprendre le son – 8 min Période, fréquence, longueur d'onde expliquées simplement.
🎬 Les ultrasons en esthétique – 5 min Sonophorèse, cavitation, spatule : comprendre les différences.
🔗 Lien avec la suite⚓︎
⬅️ Séance précédente : S22 – Évaluation n°4
➡️ Séance suivante : S24 – Ondes électromagnétiques (lumière, UV, IR)