FISICA Oggetto : “Lavoro estivo alunni ”

Istituto Statale d’Istruzione Superiore
“Francesco Gonzaga”
Liceo Scientifico, Liceo Classico, Liceo Linguistico.
Istituto Tecnico Commerciale per Ragionieri “IGEA” e per Programmatori “Mercurio
Via F.lli Lodrini 32 - 46043 Castiglione delle Stiviere (MN) - Tel 0376 638018 – 0376 636678 -
Agli alunni della Classe 4 CI
MATERIA:
Oggetto :
(Liceo Scientifico – P.N.I.)
FISICA
“Lavoro estivo alunni ”
Docente:
Profssa Angela Polimeno
In relazione alle esigenze del prossimo anno, si segnala che è necessaria una
soddisfacente conoscenza di tutti i contenuti del programma svolto (consegnata una
copia in segreteria): durante il periodo estivo sarà quindi necessario procedere con un
attento lavoro di ripasso.
In particolare, soffermarsi su Keplero e le sue leggi, sul contributo di Galileo
all'astronomia e su Newton e la legge di gravitazione universale.
Tutti gli studenti svolgeranno tutti i problemi in allegato.
Lettura consigliata: Brian Cox – Jeff Forshaw “Perché E = mc2 (e perché
dovrebbe interessarci?) Hoepli
Gli esercizi assegnati dovranno essere sistemati ed elaborati su un nuovo
quaderno.
Buone vacanze e buon lavoro a tutti!
NB: Il lavoro estivo costituisce argomento per le prove di ingresso a.s. 2013/
2014
Castiglione d/Stiviere 16 / 06 / 2013
Il docente
Prof.ssa Angela Polimeno
1
ESERCIZI
1) In un massimo di 10 righe, a partire dalla definizione di lavoro di una forza e utilizzando le leggi
della dinamica, dedurre la relazione fra il lavoro di una forza e la variazione dell’energia cinetica
del corpo al quale la forza è applicata.
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2) Calcola la velocità di un satellite che si muove su un’orbita circolare di raggio 6,0
Terra (MT = 6,0 1024 kg).
108 m attorno alla
3) Recentemente è stato scoperto un pianeta che ruota attorno alla stella HD 73256 con un periodo di 2,54
giorni. Supponendo che la stella abbia la stessa massa del Sole (MS = 2,0 1030 kg): calcola il raggio
medio rp dell’orbita del pianeta e confrontalo con il raggio dell’orbita terrestre (rT = 1,5 1011 m).
4) Due masse si attraggono gravitazionalmente da una distanza di 50 m. Se le due masse vengono avvicinate
di 25 m, come cambia la forza di attrazione fra esse?
5) Due lune ruotano attorno a una stella su orbite circolari con raggi uno triplo dell’altro. Quale relazione
esiste fra i loro periodi di rivoluzione?
6) Calcola la forza che la Terra (avente massa 6,0
dal suo centro 1,5 104 km.
1024 kg) esercita su un satellite di 3,4
7) Calcola l’accelerazione di gravità sulla superficie della Luna, sapendo che ML = 7,35
1,74 106 m.
103 kg che dista
1022 kg e RL =
8) Calcola l’energia potenziale gravitazionale, calcolata rispetto al centro della Terra, che ha un corpo di
massa 1,0 kg sulla superficie terrestre.
9) La cassa acustica di un impianto ad alta fedeltà pesa 75 N e appoggia sul pavimento con una base di area
0,20 m2. Calcola la pressione che la cassa esercita sul pavimento.
10) Una madre di 56 kg prende in braccio la figlia di 11 kg. La superficie dei piedi della donna è 2,6
m2. Calcola la pressione esercitata dalla donna sul pavimento.
10–2
11)Un cubo di 30 cm di lato è immerso completamente nell’acqua. Calcola l’intensità della spinta idrostatica
su di esso.
12) Un oggetto sferico ha un volume di 0,039 m3 e una massa di 38,4 kg. Stabilisci se:
 galleggia quando è immerso nell’olio (densità olio 920 kg/m3).
 galleggia quando è immerso nell’acqua (densità acqua 1000 kg/m3).
2
13) Su una piattaforma di un torchio idraulico è posta un’automobile di massa 1200 kg. La piattaforma grava
su un pistone cilindrico di diametro 28 cm. Calcola la pressione nel fluido del torchio.
14) Calcola la forza esercitata dalla colonna d’aria sovrastante un banco rettangolare avente
dimensioni rispettivamente 65 cm e 85 cm.
15) Un corpo solido omogeneo pesa P1 N quando è immerso in un liquido di densità d1 kg/m3, mentre pesa
P2 N quando è immerso in un liquido di densità d2 kg/m3. Calcola la densità del solido.
16) Un cilindro, munito di pistone, è posto in fondo a un lago profondo H = 30 m. Il pistone è libero di
muoversi e l’area di base del cilindro è 0,1 m2. Il cilindro è in equilibrio termico con l’acqua, la cui
temperatura è di 1,0 °C. All’interno del cilindro c’è una mole di un gas perfetto.
 Calcola l’altezza h, rispetto alla base, a cui si posiziona il pistone. Trascura ogni forma di attrito e
considera h << H.
17) Un gas perfetto compie una trasformazione isoterma che lo porta da uno stato P1 = 1,0 atm,
V1 = 10 L allo stato P2 = 2,0 atm. Successivamente, tenendo costante la pressione, si raddoppia la
temperatura. Di quanto è variato, in percentuale, il volume finale rispetto a V1?
18) Un cilindro è munito di un pistone di massa trascurabile. Il pistone è collegato a una molla di costante
elastica k compressa di x = 20 cm. All’interno del cilindro ci sono 0,02 moli di un gas perfetto alla
temperatura di 300 K e il cilindro è alto h = 1,0 m. Trascura ogni forma d’attrito. Calcola la costante
della molla.
19) Un’asta di alluminio ( = 23,00
10–6 K–1) è lunga 25,00 cm alla temperatura di 25,00 °C.
Calcola la lunghezza dell’asta a 0 °C.
20) Un’asta di metallo si allunga dello 0,40% per un aumento di temperatura di 500 K. Calcola i coefficienti
di dilatazione lineare e cubica del metallo di cui è fatta l’asta.
21) Una certa quantità di gas perfetto si trova alla temperatura di 65 °C, alla pressione di 340 kPa e occupa
un volume di 37 L. Quale pressione avrebbe il gas se si dimezzasse il volume del contenitore,
mantenendo costante la temperatura?
22) Calcola a quale temperatura il volume di un gas perfetto è 22 dm3, sapendo che a 85 °C e alla stessa
pressione il volume è 44 dm3.
23) Somministrando a un blocco di 1,20 kg di ferro 3,45
104 J di calore, la sua temperatura
aumenta di 62,5 °C. Calcola la capacità termica del blocco e il calore specifico del ferro.
24) Un blocco di alluminio [cAl = 880 J/(kg · K)] alla temperatura iniziale di 93 °C viene immerso in
un calorimetro contenente 1,60 dm3 di acqua [ca = 4186 J/(kg · K)] alla temperatura di 20 °C.
La temperatura di equilibrio è 25,9 °C. Calcola la massa del blocco di alluminio.
25) Calcola quanto calore attraversa ogni secondo una lastra di vetro [ = 0,93 W/(m · K)] di 2,4 cm
di spessore e 3,2 m2 di superficie, quando tra le due facce è mantenuta una differenza di
temperatura di 18 °C.
Test a risposta multipla
1) 27 °C corrispondono a:
A 300 K
B
27 K
C
273 K
D
249 K
2) Il coefficiente di dilatazione lineare del vetro pirex è circa 3,0 · 10–6 K–1. Quanto misura il coefficiente di
dilatazione volumica dello stesso materiale?
A 1,0 · 10–6 K–1
B 6,0 · 10–6 K–1
C 3,0 · 10–6 K–1
D 9,0 · 10–6 K–1
3
3) Se una massa d’acqua passa da 0 °C a 4 °C la sua densità:
A diminuisce.
C rimane costante.
B aumenta.
D non si può stabilire a priori.
4)
A
B
C
D
La prima legge di Gay-Lussac descrive:
la dilatazione volumica a temperatura costante.
la dilatazione volumica a volume costante.
la dilatazione volumica a pressione costante.
la dilatazione volumica in condizioni d’equilibrio perfetto.
5) Indicando con A la pressione di un gas e con B il suo volume, la legge di Boyle ci dice che:
A A · B = costante
C A + B = costante
B A / B = costante
D A – B = costante
6) Una mole è formata da un numero di particelle pari a:
A 6,02214 · 1023
C
22
B 6,02214 · 10
D
6,02214 · 1024
6,02214 · 1025
7) Considera una mole di un gas perfetto alla temperatura A, alla pressione B, in un volume C. Indicando
con D la costante dei gas perfetti, qual è la relazione che lega queste variabili?
A B·C=D/A
C B/C=D·A
B B·C=D·A
D B · C2 = D / A
8) In una miscela formata da 2 gas, rispettivamente a pressione C e a pressione D, quanto vale la pressione
totale?
A C–D
B C·D
C C+D
D (C + D) / 2
9) Un gas perfetto compie una trasformazione a temperatura costante, passando da una pressione
iniziale di 1 atm a una pressione finale di 5 atm. Se il volume iniziale è 10 L, quanto vale la differenza
tra il volume iniziale e il volume finale?
A 8L
B 5L
C 2L
D 0L
10) Due oggetti, sottoposti per lo stesso tempo alla stessa fonte di calore, aumentano la temperatura
rispettivamente di 20 °C e 30 °C. Che cosa si può dedurre da questo fatto?
A il primo corpo ha un calore specifico maggiore del secondo
B il primo corpo ha un calore specifico minore del secondo
C il primo corpo ha una capacità termica maggiore del secondo
D il primo corpo ha una capacità termica minore del secondo
11) Quanti joule occorrono per innalzare di 10 °C la temperatura di 10 g di alluminio (c = 880 J/(kg K))?
A 880 J
B 88 J
C 10 J
D 8800 J
12) In un calorimetro si mescolano 50 g di acqua bollente con 100 g di acqua a 20 °C. Supponendo me = 0, si
può affermare che:
A l’acqua raggiunge una temperatura di equilibrio di circa 47 °C
B l’acqua raggiunge una temperatura di equilibrio di circa 60 °C
C l’acqua raggiunge una temperatura di 80 °C
D non si può affermare nulla sulla temperatura di equilibrio
13) Per cuocere la pasta in alta montagna, dove la pressione è minore rispetto al livello del mare, occorre una
quantità di calore:
A maggiore che al livello del mare
B minore che al livello del mare
C uguale
D non si può rispondere perché non si conosce la quantità di pasta
4
14) Due pareti di uguale area e di uguale spessore, fatte una di mattoni (k = 0,6 W/(m K)) e l’altra di
cemento (k = 1,2 W/(m K)) sono sottoposte alla stessa differenza di temperatura. La quantità di calore
che le attraversa nello stesso tempo è:
A uguale
B maggiore per i mattoni che per il cemento
C doppia per il cemento
D non si può rispondere perché mancano dei dati
15) La differenza di temperatura fra l’interno e l’esterno di una abitazione è 15 °C. La differenza di
temperatura espressa in kelvin vale:
A 288 K
B 15 K
C 0K
D 258 K
16) Se è nota la quantità di calore che un corpo acquista scaldandosi, quali altre grandezze bisogna
conoscere per calcolare il suo calore specifico?
A la massa e la variazione di temperatura
B la capacità termica
C la capacità termica e la massa
D la capacità termica e la variazione di temperatura
17) Quale delle seguenti affermazioni è vera?
A Il termoscopio è un termometro con una scala graduata.
B Il termometro è un termoscopio con la scala graduata.
C Il termoscopio visualizza variazioni di temperatura, il termometro no.
D Il termometro visualizza variazioni di temperatura, il termoscopio no.
18) Qual è l’ordine di grandezza dell’allungamento di un’asta metallica lunga 1 m, quando la sua
temperatura aumenta di 100 °C?
A 100 mm
B 10 mm
C 1 mm
D 0,1 mm
19) Un materiale ha un coefficiente di dilatazione lineare uguale a 2 10–6 K–1. Qual è il valore del suo
coefficiente di dilatazione cubica?
A 8 10–18 K–1
B 6 10–6 K–1
C 4 10–6 K–1
D 2 10–6 K–1
20) Una bottiglia di vetro contenente olio d’oliva è conservata in cantina a 9 °C. Quando viene portata in
cucina, dove la temperatura è 28 °C, il livello dell’olio:
A rimane costante, perché si dilatano sia la bottiglia sia l’olio.
B diminuisce, perché il vetro si dilata più dell’olio.
C aumenta, perché l’olio si dilata più del vetro.
D non si può stabilire perché non si conosce il volume della bottiglia.
21) Un gas si chiama perfetto se:
A obbedisce alla legge di Boyle e alle due leggi di Gay-Lussac.
B obbedisce alla legge di Boyle e non obbedisce alle due leggi di Gay-Lussac.
C non modifica mai le sue condizioni di pressione e temperatura.
D non modifica mai le sue condizioni di volume e temperatura.
22) Il prodotto della pressione del gas perfetto per il volume che esso occupa è:
A inversamente proporzionale alla temperatura del gas espressa in kelvin.
B direttamente proporzionale alla temperatura del gas espressa in kelvin.
C inversamente proporzionale alla temperatura del gas espressa in gradi centigradi.
D direttamente proporzionale alla temperatura del gas espressa in gradi centigradi.
23) A pressione e temperatura fissati, il volume occupato da un gas è:
A inversamente proporzionale al prodotto pT.
B direttamente proporzionale al prodotto pT.
C inversamente proporzionale al numero di moli del gas.
D direttamente proporzionale al numero di moli del gas.
24) Quando la velocità di un corpo si dimezza la sua l’energia cinetica:
a) si dimezza.
b) diviene un quarto.
5
c) raddoppia.
d) quadruplica.
25) Un motore che eroga una potenza di 1 watt compie un lavoro di:
a) 1 newton ogni metro.
c) 1 joule ogni metro.
b) 1 newton ogni secondo.
d) 1 joule ogni secondo.
26) Un corpo non è sottoposto a forze dissipative; se la sua energia cinetica diminuisce puoi concludere che:
a) il lavoro aumenta della stessa quantità.
b) il lavoro diminuisce della stessa quantità.
c) la sua energia potenziale aumenta della stessa quantità.
d) la sua energia potenziale diminuisce della stessa quantità.
27) Un corpo di massa m posto a un’altezza h rispetto al terreno ha la stessa energia potenziale di un corpo
di massa uguale alla metà posto a un’altezza:
a) h2
d)
b) 2h
c) h/2
28) Quale delle seguenti affermazioni è vera?
a) L’energia potenziale finale di un corpo dipende dalla sua energia potenziale iniziale.
b) La variazione di energia potenziale di un corpo non dipende dal riferimento scelto per calcolarla.
c) L’energia potenziale di un corpo non dipende dal riferimento scelto per calcolarla.
d) L’energia cinetica di un corpo è sempre maggiore della sua energia potenziale.
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