Problemi - Liceo Crespi

ISTITUTO DI ISTRUZIONE SECONDARIA “DANIELE CRESPI”
Liceo Internazionale Classico e Linguistico VAPC02701R
Liceo delle Scienze Umane VAPM027011
Via G. Carducci 4 – 21052 BUSTO ARSIZIO (VA)
Tel. 0331 633256 - Fax 0331 674770
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C.F. 81009350125 – Cod.Min. VAIS02700D
Classe 4 DL – prof. Valeria Mariani
CertINT® 2012
Anno scolastico 2014 - 15
Compiti per le vacanze di FISICA


Rivedere gli argomenti teorici sul testo
per chi ha riportato la votazione
o6: tutti gli esercizi
o7 o 8: almeno metà degli esercizi per ogni argomento
o9 o 10: almeno il 25% degli esercizi per ogni argomento
Per ogni argomento:
rivedere la teoria sul testo
eseguire nell’ordine gli esercizi sotto elencati, i disegni devono essere ricopiati e completati sul
quaderno. Per tutti i problemi è buona norma rappresentare graficamente la situazione descritta.
Si raccomanda l’ordine nello svolgimento del lavoro
Il lavoro estivo è finalizzato al ripasso e al consolidamento degli argomenti studiati nel corso
dell’anno; pertanto deve essere svolto con continuità e gradualità, evitando di concentrare tutto in
pochissimo tempo
Consegnare il lavoro sotto indicato, ordinato per argomento, nel giorno stabilito dal DS.
o
o

LAVORO ED ENERGIA
1)
Enuncia i principi della dinamica
2)
Enuncia e dimostra il teorema dell'energia cinetica
3)
Una forza costante di 20 N è applicata ad un corpo di massa 8,0 kg con un’inclinazione di
25° rispetto all’orizzontale. Qual è il lavoro fatto da questa forza sul corpo se questa causa
uno spostamento orizzontale di 2,0 m?
[36,3 J]
4)
Un’automobile di 1300 kg viaggia in folle su una strada orizzontale ad una velocità di 18
m/s. Dopo aver attraversato una strada non asfaltata lunga 30 m, la sua velocità è
diminuita a 15 m/s. Il lavoro risultante effettuato sull’automobile è positivo, negativo o
nullo? Giustifica la risposta. Trova l’intensità della forza media risultante che agisce
sull’automobile nel tratto non asfaltato.
[negativo; 2100 N]
5)
Occorrono 4,0 J per allungare una molla con costante elastica 2500 N/m. Di quanto si è
allungata la molla?
[5,7 cm]
6)
Un uomo avente la massa di 80 Kg sale una rampa di scale alta 10m. Calcolare il minimo
lavoro che l’uomo deve compiere e l’incremento di energia potenziale gravitazionale.
[7,84103J;
7,84103J]
7)
Un corpo di massa 20g scivola senza attrito partendo da fermo dalla estremità di un piano
inclinato di 30° e lungo 9,8m. Calcolare la velocità con cui il corpo arriva alla base del
piano e il lavoro compiuto dalla forza di gravità.
[9,8m/s; 0,96J]
THERMAL PHYSICS/TERMODINAMICA
1.
What is the difference between the Celsius scale and Kelvin scale?
2. The linear expansion coefficient of a material is about 2  10–6 K–1. What is the value of the
coefficient of volume expansion?
3. A viaduct of the motorway is built with iron bars which are 40 meters long in an area where
it is expected a temperature change from 0 ° C to 40 ° C. What is the minimum distance required
between one bar to another in order to avoid problems?
4. A car with a 60.0 L steel gas tank is filled to the brim with 60.0 L of gasoline when the
outside temperature is 10 °C. How much gasoline spills out of the tank when the outside
temperature increases to 25 °C? Take the expansion of the steel tank into account.
( steel = 12 10-6 K-1, gasoline = 12 10-6 K-1).
5.
Write Gay-Lussac's law and Boyle's law.
6.
What is the thermal capacity? Explain
7.
Ad un pezzo di alluminio avente la massa di 108 g vengono forniti 53 J di calore. Calcola
la variazione di temperatura dell’alluminio.
Cal spec alluminio = 900 J/(kg C)
8.
Un proiettile di piombo che si muove a 380 m/s si conficca in un blocco di legno. Se metà
della sua energia cinetica determina il riscaldamento del proiettile calcola la temperatura
finale se inizialmente era a 25 °C.
Cal spec piombo = 128 J/(kg C)
9.
Identify and briefly describe the three main mechanisms of heat transfer.
10. Quale relazione esprime il legame fra la temperatura assoluta T di un gas perfetto
monoatomico e l’energia cinetica media K delle sue molecole?
11. Come si calcola l’energia interna U di un gas?
12. Cosa si intende per calore latente di fusione di una sostanza ? E per calore latente di
condensazione?
13. Quali sono le variabili termodinamiche di un gas perfetto?
14. Cosa stabilisce il principio zero della termodinamica? Con quale equazione si enuncia?
15. Una mole di un gas perfetto subisce la trasformazione isotermica A  B in figura.
Sapendo che PA = 200 kPa, VA = 2  10−3 m3 e VB = 5  10−3 m3
Calcola la pressione del gas in B.
Calcola il lavoro fatto dal gas durante l’espansione.
A
B
16. Due moli di un gas subiscono la trasformazione
A ----> B , illustrata nella
figura
seguente quale lavoro viene fatto dal gas? (attenzione ai segni)
kPa
p(atm)
500 5
B
300 3
A
0,150
0,400
V (mc)
17. Nella trasformazione ciclica 1-2-3-4-1 di un gas perfetto, rappresentata nella figura che
segue, il lavoro svolto dal gas sull’ambiente è rappresentato dall’area:
a)
A
b)
B
c)
A+B
d) A – B
18. Che tipo di trasformazione si realizza nell’apparato rappresentato nel disegno?
a) Un’adiabatica.
b)
Un’isocòra.
c) Un’isòbara.
D)
Un’isoterma.
19. In una trasformazione termodinamica un gas assorbe 230 J di calore e
contemporaneamente su di esso viene compiuto un lavoro di 520 J. Qual è
la variazione di energia interna del gas? Rappresenta graficamente gli scambi
energetici.
20. Da quali trasformazioni è costituita la trasformazione ciclica rappresentata in figura?
a) Un’espansione isòbara, un’espansione adiabatica e un raffreddamento isocòro.
b) Un’espansione isoterma, una compressione isòbara e un riscaldamento isocòro.
c) Una compressione adiabatica, un’espansione isòbara e un riscaldamento isocòro.
d) Una compressione isoterma, una compressione isocòra e un raffreddamento isòbaro.
21. Enuncia il secondo principio della termodinamica secondo Clausius e secondo Kelvin.
22. Una macchina di Carnot lavora tra due termostati TC = 420 K e TF = 252 K.
a) Calcola il rendimento della macchina
b) Se la macchina prende QC = 600 J di calore dal termostato caldo quanto lavoro
produce in un ciclo?
c) Quanto calore cede al termostato freddo?
OPTICS
1. Every transparent material is characterized by a unique index of refraction value (n). The
index of refraction value is a numerical value that provides a relative measure of the speed of
light in that particular material. Light travels the __________________ (fastest, slowest) in
media with a higher index of refraction value.
2. The diagram below shows the path of a light ray as it travels through air, across the air-water
boundary, and through the water. On the diagram, label ...
a.
the incident ray with an I
b.
the refracted ray with an R
c.
the angle of incidence with a θi
d.
the angle of refraction with a θr
3. Complete the following blanks by answering
questions #4-#5: "The critical angle is the angle of (#4) that causes light to (#5)"
4. Referring to the statement above:
a. incidence (b) refraction (c) reflection
5. Referring to the statement above:
a. cross the boundary without refracting
b. undergo refraction at the same angle as the angle of incidence
c. refract at an angle of refraction of 90 degrees
d. reflect at the same angle as the angle of incidence
6. For the following lenses and corresponding object positions, describe the Orientation (upright
or inverted) of the image, the relative Size of the image (larger or smaller than object), and the
Type of image (real or virtual).
On the diagrams below use ray-tracing to show the image formed by the lens.
Problemi
TERMODINAMICA
1) 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.
2) 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.
3) 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
4) Un blocco di alluminio (c = 880 J/(kg · K)) alla temperatura iniziale di 93 °C viene immerso
in un calorimetro contenente 1,60 dm3 di acqua (c = 4186 J/(kg · K)) alla temperatura di 20 °C.
La temperatura di equilibrio è 25,9 °C.
Calcola la massa del blocco di alluminio.
5) Un sistema termodinamico compie la trasformazione ciclica ABCDA rappresentata in figura.
Calcola il lavoro totale compiuto dal gas nella trasformazione.
Il lavoro cambia se la trasformazione viene effettuata in senso inverso?
6) Calcola il rendimento massimo di una macchina termica che lavora fra due sorgenti di calore
con temperature di 300 °C e 60 °C .
OPTICS
1) Light travels through a vacuum at a speed of 2.998×10⁸ m/s. Determine the speed of light in
the cubic zirconia (n = 2.16).
2) During a physics lab, Ray Zuvlight observes a laser line passing through an unknown material
towards a boundary with air with an angle of incidence of 24.5°. The light ray emerges into the
air with an angle of refraction of 33.8°. Determine the index of refraction of the unknown
material.
3) Determine the critical angle of the pyrex glass (n = 1.47) when surrounded by water (n =
1.33).
4) Determine the image distance and image height for a 4.0 cm tall object placed 24.0 cm from a
converging lens having a focal length of 18.0 cm.