13 Luglio 2012 – Appello di Fisica 1B (ca)

13 Luglio 2012 – Appello di Fisica 1B (ca) - tempo a disposizione 1h 20m
COGNOME/NOME ___________________________________ MATRICOLA _________________
CONSIGLI: indicare con precisione e ordine il ragionamento svolto, servendosi di grafici chiari. Formule a memoria scritte senza
giustificazione non sono valutate positivamente. Inserire i valori numerici solo dopo aver risolto il problema con calcoli simbolici. Tra
parentesi sono indicati i punti per ciascun esercizio. L’apparizione del telefonino o qualsiasi tentativo di comunicazione comporta
l’espulsione immediata.
1. Una carrucola di raggio R=20 cm ruota senza attrito attorno ad un perno ed una corda priva di
massa è arrotolata intorno ad essa. La corda è attaccata per un estremo ad una massa di 3.0 Kg,
posta su un piano inclinato liscio. Il piano inclinato forma un angolo di 30º con il terreno. La massa
possiede un’accelerazione di 2.0 m/s2 . La corda mette in rotazione la carrucola senza strisciare
nella gola della stessa. Qual è il momento di inerzia della carrucola intorno al suo asse? (6).
2. Un cilindro di massa m1= 1Kg e raggio R1= 10 cm ruota con velocità angolare di 0.4 rad/s. Un
secondo cilindro di massa m2= 250 g e raggio R2 = 5 cm, che inizialmente non ruota, cade sul
primo cilindro. Poiché le superfici di contatto sono ruvide, i due cilindri alla fine raggiungono la
stessa velocità angolare. a) Si calcoli la velocità angolare finale dei cilindri b) si calcoli il rapporto
tra l’energia cinetica finale e quella inizale del sistema.(7)
3. Una scala di massa uniforme pesante 200 N e lunga 10 m è appoggiata ad una parete verticale liscia
all’altezza di 6 m. Una forza orizzontale di 60 N è applicata alla scala a 2 m dalla base. a) Qual è la
forza esercitata dal terreno sulla scala? b) Se il coefficiente di attrito statico tra terreno e scala è di
0.3 qual è la forza minima per la quale la scala incomincia a muoversi verso la parete? (8)
4. 2 moli di gas ideale biatomico subiscono un'espansione adiabatica reversibile da uno stato iniziale
con P1=10 atm, V1=10 litri, a uno stato finale con P2=5 atm. Calcolare:
a) la differenza di energia interna;
b) il lavoro compiuto dal gas.
(7)
5. Un frigorifero ha un’efficienza pari al 40% di quella ideale. La temperatura dell’ambiente è 27°C,
mentre la cella frigorifera è alla temperatura di -3°C.
a) Che potenza elettrica bisogna fornire per poter estrarre 1 kJ di calore per secondo dalla cella
frigorifera?
b) Qual è il tasso di aumento dell’entropia dell’universo?
(8)
6. Un blocco di ghiaccio a temperatura T1=0°C viene posto in contatto, in un ambiente termicamente
isolato, con un blocco di rame di capacità termica CR=5×106 J/K a temperatura T2=50°C. Una
volta raggiunto l’equilibrio si è sciolta solo una parte di massa mx della quantità totale di ghiaccio.
(calore latente di fusione 333 kJ/kg). Determinare il valore di mx. (7 punti)