compito scritto di fisica

SIMULAZIONE COMPITO SCRITTO DI FISICA 2016
(Nota Bene: Nel testo che segue, per poterne illustrare piu' tipologie, c'e' un numero maggiore di quesiti per ogni
esercizio, rispetto a quello di una normale prova scritta d'esame)
GLI ESERCIZI CHE NON SONO IN GRASSETTO SONO FACOLTATIVI
Costanti fisiche: g=10 m/s2, GN=6,7 x 10-11 N m2 kg-2 , R=8,3 J/(mol K)=0,082 L atm/(mol K)=2 cal/(mol K), 1cal=4,2 J
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Un’auto percorre in 3 ore un tratto alla velocità media di 30 m/s e percorre un secondo tratto di 100
Km in 3 ore. Calcolare a) lo spazio percorso del primo tratto, la velocità media nel secondo tratto e b)
la velocità media sull’intero percorso. c) Un corpo con la velocità di 10 m/s incontra un piano orizzontale
con attrito. Calcolare il coefficiente di attrito sapendo che il corpo si arresta in 10m. d) Un oggetto e' lanciato
dal suolo verso l'alto in direzione verticale con velocita' iniziale di 10m/s. Calcolare il tempo impiegato a
ricadere al suolo.
Su un corpo di massa pari a 10 kg, inizialmente fermo, viene applicata una forza costante di 10N,
avente la stessa direzione e verso dello spostamento. a) Si determini lo spostamento subito dal corpo in
5s e la velocità raggiunta. b) Si calcoli, inoltre, il lavoro della forza e la potenza sviluppata.
c) Calcolare la reazione vincolare nel caso che la forza sia diretta verso l’alto e formi un angolo di 45° con lo
spostamento. Considerare che il corpo si trovi su un piano orizzontale senza attrito. d) Se lo stesso corpo si
muove su un piano orizzontale con attrito e sotto l'azione della forza orizzontale di 10 N percorre 1 m in 5s
determinare la forza d'attrito ed il coefficiente d'attrito dinamico.
a) Un corpo è tenuto fermo dall'attrito statico sopra un piano inclinato di un angolo di 45°.
Supposto che il peso del corpo sia di 10 N, determinare la forza d'attrito statico e la reazione
vincolare del piano . b) Un corpo scende in assenza di attrito su un piano inclinato di un angolo di 60° e
lungo 6m e scivola ancora senza attrito su un piano orizzontale, dove comprime una molla di costante
elastica 3000 N/m. Determinare la compressione massima della molla ed il tempo impiegato a comprimerla.
c) Se il corpo invece della molla urta una massa di 2 Kg quale deve essere la velocità iniziale di
quest’ultima perché dopo l’urto, completamente anelastico, le due masse si fermino? d) Una massa di 10 kg,
posta su un piano orizzontale privo d'attrito, comprime di 20 cm una molla di costante elastica pari a 4000
N/m. Rilasciata la molla, la massa se ne distacca ed inizia a salire su un piano inclinato liscio di altezza
massima 2m. Stabilire se la massa riesce ad arrivare in cima al piano inclinato e se si con quale velocita'.
a) Un punto materiale si muove di moto circolare uniforme con una velocità di 25 m/s su di una
circonferenza di raggio pari a 200 m. Calcolare l’accelerazione centripeta del punto materiale ed il
periodo. b) Calcolare la reazione vincolare del piano orizzontale su cui il punto materiale si muove di moto
circolare e il minimo valore del coefficiente di attrito statico affinchè la forza d'attrito mantenga l'auto sulla
traiettoria circolare, assumendo che il punto materiale abbia la massa di 20Kg. c) Un pianeta si m u o v e
attorno ad una stella di massa 3 x 1030 kg, percorrendo un'orbita circolare in 10 anni. Calcolare il
raggio dell'orbita.
a) Un dondolo è costituito da una tavola uniforme appoggiata su un supporto (fulcro) posto tra le
estremità
della tavola. Se un bambino avente la massa di 30 Kg siede alla distanza di 1m dal
fulcro, calcolare a quale
distanza (dal fulcro) deve sedere un altro bambino avente la massa di 40
per bilanciare il dondolo. Calcolare, anche la reazione vincolare esercitata dal supporto. a') Una
leva di seconda specie e' costituita da
una sbarra orizzontale di lunghezza 5 m e massa
trascurabile una con una delle due estremita' appoggiata ad un fulcro. A distanza di 1m dal
fulcro e' appoggiata una massa di 4kg. Se all'altra estremita' della sbarra e' applicata una forza
diretta verso l'alto che mantiene il sistema in equilibrio, determinare il modulo di tale forza e la
reazione vincolare esercitata dal fulcro. b) Due masse m1= 1kg e m2=2kg, sono collegate da un filo
inestensibile e privo di massa che aderisce ad una carrucola, schematizzabile come un disco omogeneo
avente massa M e raggio di 5 cm, ruotante attorno al proprio asse. Si determini M sapendo che m1 e' posto
su un piano orizzontale senza attrito, m2 e' sospesa in verticale e che l’accelerazione del sistema è di
2m/s2. c) Calcolare il numero di giri effettuati dal disco per raggiungere la velocità angolare di 40 rad/s
sapendo che al tempo t0=0 la velocità angolare iniziale è nulla. d) Determinare l'energia cinetica del disco
quando la massa m2 ,inizialmente ferma, e' discesa di 2m.
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Un corpo ha la forma di una sfera di raggio 80 cm e densità pari a 600 Kg/m 3. a) Determinare la
massa e il peso del corpo. b) Determinare la frazione di volume del corpo immerso in acqua. c) Un
corpo avente il peso (in aria) di 700 N quando è totalmente immerso in un liquido assume il peso apparente
di 600 N. Determinare il volume del corpo sapendo che la densità del liquido è di 2000 Kg/m 3. d) Un
condotto di sezione costante trasporta acqua lungo un dislivello di 30 m. Determinare la pressione in alto
sapendo che in basso e' di 20 atm.
Un corpo avente calore specifico di 0.4 cal/(g °C), di massa 1 Kg e temperatura iniziale di 30°C è
immerso in una massa d’acqua di 1Kg alla temperatura di 90°C. a) Determinare la temperatura di
equilibrio. b) Se il corpo è una sbarra di metallo con coefficiente di dilatazione termica pari a 2x10 -5(°C)-1
che assume la lunghezza L0=5m alla temperatura iniziale, calcolare la variazione di lunghezza q u a n d o è
stata raggiunta la temperatura di equilibrio. c) Sapendo che il calore specifico del ghiaccio e' di 0 , 5 c a l / ( g
°C) e che il calore latente di fusione dell'acqua e' di 79 cal/g, calcolare il calore necessario a sciogliere
completamente 20 g di ghiaccio inizialmente alla temperatura di -50oC.
a) Una mole di gas perfetto occupa il volume di 5 l alla pressione di 1 atm. Determinare la temperatura
del gas. b) Se il gas è monoatomico e dimezza il volume con una trasformazione a pressione costante
calcolare il calore (in calorie) scambiato dal gas e stabilire se e' stato ceduto o assorbito. c) Calcolare la
variazione di energia interna (in calorie) se il gas raddoppia la pressione da 1 atm a 2 atm, a volume costante,
partendo dalle condizioni iniziali del punto a).
Due moli di gas perfetto biatomico occupano il volume di 20 l alla pressione di 8 atm. a) Se il gas
dimezza la sua pressione isotermicamente calcolare il calore (in calorie) scambiato durante la
trasformazione e determinare se e' assorbito o ceduto dal gas. b) Se, invece, la trasformazione è
adiabatica ed il volume si dimezza calcolare la temperatura finale ed il lavoro (in joule) determinando se e'
lavoro fatto dal o sul gas.
Un motore di Carnot lavora tra una sorgente alla temperatura di 1000°C e una sorgente di 0°C. a)
Calcolare il rendimento del motore quando funziona come macchina termica ed il coefficiente di
prestazione quando funziona come macchina frigorigena.b ) C a l c o l a r e , i n
quest’ultimo caso, il lavoro che deve
essere fornito per estrarre
2000 calorie
dalla sorgente più fredda e la quantità di calore da
restituire alla sorgente più
calda .c) Calcolare il rendimento del ciclo reversibile rappresentato in figura,
nell’
ipotesi che il fluido termodinamico sia un gas perfetto monoatomico. La trasforma
zione AB è adiabatica, la BC isobara e la CA isocora. Il rapporto VB/VA è uguale a 3.
d) Calcolare il rendimento del ciclo reversibile rappresentato in figura, nell’ ipotesi che il
fluido termodinamico sia un gas perfetto biatomico. La trasformazione AB è isoterma, la BC isobara e la
CA isocora. Il rapporto VB/VA è uguale a 4.