ESERCITAZIONI di Fisica A.A. 2011/20012 BASI MATEMATICHE E FISICHE notazione scientifica/unità di misura/percentuali/proporzioni/utilizzo formule/… [1] Un eosinofilo misura 5 m di raggio. Quanti eritrociti sarebbe possibile disporre affiancati nello spazio di un centimetro? [a] 5 [b] 10 [c] 500 [d] 1000 [e] 50000 [2] La sezione dell’aorta di un soggetto adulto misura 4 cm 2. A quanti m2 corrisponde? [a] 4 10-2 m2 [b] 4 104 m2 [c] 4 10-4 m2 [d] 4 102 m2 [e] 4 m2 [3] A quanti kg/m3 corrispondono 3 g/cm3 ? [a] 3000 kg/m3 [b] 30 kg/m3 [c] 3 10-3 kg/m3 [d]3 10-1 kg/m3 [e]3 kg/m3 [4] Si deve somministrare un farmaco alla dose di 0.5 ml per kilo (ml/kg) ad un paziente di massa pari ad 80 kg. a. Quale volume di farmaco va somministrato? [a] 0.5ml [b] 160ml [c] 0.5g [d] 40cm3 [e] 400ml 3 b. Se la densità del farmaco è di 0.8 g/cm ,quale massa di farmaco va somministrata? [a] 0.8g [b] 0.8cm3 [c] 32g [d] 50g [e] 20cm3 [5] Si somministrano con una flebo ad un paziente 10 gocce di un dato farmaco al minuto. Se la densità del farmaco è 20% maggiore della densità dell’acqua e sapendo che ogni goccia contiene 0,2 cm3 di farmaco, calcolare quanti grammi di farmaco verranno somministrati in mezz’ora. [a] 72 g [b] 2.4 g [c] 24 ml [d] 24 g [e] 60 g [A2] MECCANICA Cinematica/dinamica/statica [1] La legge oraria di un moto è S [a] 2S [b] S/2 1 2 at . In un tempo doppio qual’è lo spazio percorso ? 2 [c] S [d] S/4 [e] 4S [2] In un moto circolare uniforme [a] la velocità non varia [b] l’accelerazione centripeta è nulla [c] il raggio di curvatura della traiettoria dipende dal modulo della velocità [d] l’accelerazione è costante in modulo [e] la velocità angolare è direttamente proporzionale al periodo [3] Un paracadutista si lancia da un aereo e raggiunge dopo poco tempo una velocità costante. Ciò significa che [a] l’accelerazione del paracadutista è uguale a g [b] la forza di attrito dovuta all’aria è nulla [c] sul paracadutista non agisce piú la forza di gravità [d] la forza di attrito dell’aria è in modulo uguale al peso del paracadutista [e] la forza risultante agente sul paracadutista ha la stessa direzione e verso del moto. [4] Un corpo di massa m ed energia cinetica K si muove con velocità: [a] Km [b] 1/2mK2 [c] 1/2Km2 [d] 2 K / m [e] 2K/m [5] Un corpo di massa m viene sollevato ad un altezza h rispetto a Terra e poi lasciato cadere. Trascurando l’attrito dell’aria, quale delle seguenti affermazioni è vera? [a] Durante la discesa l’energia meccanica totale del corpo aumenta [b] Durante la discesa l’energia potenziale gravitazionale del corpo aumenta [c] Durante la discesa l’energia cinetica del corpo aumenta [d] Durante la salita l’energia meccanica totale del corpo diminuisce [e] Durante la salita l’energia potenziale gravitazionale del corpo diminuisce [6] Il tempo di reazione di un comune conducente di automobile è circa di 0,7 secondi (intervallo di tempo tra la percezione del segnale d’arresto e l’attivazione dei freni). Se un’auto ha una decelerazione di 6,86 m/s2, calcolare la distanza percorsa prima dell’arresto, dopo la percezione del segnale, quando la velocità iniziale è di 130km/h. [7] Un bambino lascia cadere una palla da un’altezza h. Se la forza di gravità compie un lavoro meccanico L=20J, la massa della palla è m=100g e le forze di attrito sono trascurabili, da quale altezza h è caduta la palla? [a] 20.4 cm [b] 20.4 m [c] 5m [d] 2m [e]2000 J g [8] Una centrifuga di laboratorio, di diametro 15 cm, ruota compiendo 106 giri al minuto. Calcolare la forza cui è sottoposto un eritrocita (sferico) di raggio 4 μm e massa 1.5 10-13 kg in una provetta collocata sul bordo della centrifuga. [9] Un atleta sviluppando una potenza di 75 W produce in 1 min il lavoro [a] 45 kW [b] 4.5 kW [c] 450 kJ [d] 45 kJ [e] 4.5 kJ [10] Un uomo prova la propria forza al luna park colpendo con un martello un pulsante il quale lancia una sfera di massa m = 2 kg ad un’altezza h = 5 m. Trascurando l’effetto delle forze di attrito, dire quanta energia interna ΔU spende l’uomo considerando un rendimento muscolare η = 20 %. Sempre trascurando gli attriti, calcolare la velocità v della sfera quando essa ricade al suolo. [11] Si schematizzi l’avambraccio come una leva tenuta in posizione orizzontale dal bicipite che agisce a 5 cm dal gomito. Se il peso P dell’avambraccio è applicato ad una distanza di 20 cm dal gomito, affinchè l’avambraccio resti in equilibrio la forza esercitata dal bicipite deve essere pari a [a] P [b] 2P [c] 3P [d] 4P [e] 9P [12] Per allungare di 2.5 cm un muscolo bicipite in posizione rilassata è necessaria una forza di 25 N. Se il muscolo fosse un cilindro uniforme di lunghezza 0.24 m e sezione 40 cm2, quanto varrebbe il suo modulo di Young? [a] 610-4 N/m2 [b] 6510 N/m2 [c] 6102 N/m2 [d] 6104 N/cm2 [e] 6104 N/m2 [13] Una persona stringe una palla di peso 1.42 N nella propria mano ad una distanza di 34 cm dall’articolazione del gomito. Il bicipite, attaccato ad una distanza di 2.75 cm dal gomito, esercita una forza verso l’alto di 12.6 N sull’avambraccio. La massa dell’avambraccio sia pari a 1.2 kg e il suo baricentro disti 17 cm dal gomito. Calcolare il momento torcente che agisce sull’avambraccio (considerando il gomito come asse di rotazione) e dire quale direzione esso ruota. Come cambierebbe il momento torcente risultante esercitato sull’avambraccio se il bicipite fosse attaccato piu’ lontano dal gomito? [14] Due bambini di peso rispettivamente P1=200N e P2=350N sono in equilibrio sull’altalena. Sapendo che il primo bambino è seduto a distanza 1 metro dal fulcro determinare a quale distanza è seduto il secondo bambino. Determinare inoltre la reazione vincolare del fulcro dell’altalena. [15] Un operaio pone una leva sotto un sasso di massa 300 kg. Il fulcro della leva si trova a 0,2m dal baricentro del sasso. Determinare il guadagno della leva sapendo che viene applicata ad una distanza di 2,5 m dal fulcro. Dire se la leva e’ vantaggiosa. [16] Il muscolo deltoide solleva il braccio superiore fino alla posizione orizzontale, nella quale la forza T da esso applicata forma un angolo di = 18° con il braccio stesso. Trovare la forza T e le componenti Rx ed Ry della forza esercitata dall’articolazione della spalla. Si assuma che la massa del braccio sia 3.5 kg, il suo baricentro sia ad una distanza b=36 cm dalla spalla e il punto di attacco del muscolo sia ad una distanza l=14 cm dalla stassa. [A3] FLUIDI [1] Un corpo di massa 30 g e un volume di 50 cm3 in acqua: [a] galleggia sulla superficie [b] affonda ma non e’ possibile prevedere a quale profondità [c] resta sospeso tra il fondo e la superficie [d] si muove verso il fondo a velocità costante [e] si adagia sul fondo [2] Un recipiente cilindrico è riempito di liquido di densità data. La pressione sul fondo del recipiente dipende: [a] dall'altezza del cilindro [b] dalla sezione del cilindro [c] dal volume del cilindro [d] dalla massa del liquido [e] dal peso del liquido [3] Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di 350 kPa. La profondità raggiunta è [a] 5m [b] 15m [c] 25m [d] 35m [e] 45m [4] Un paziente ha pressione arteriosa media di 120 mmHg. Calcolare la pressione al livello dei piedi, assumendo una distanza cuore-piedi di 1 m, nel caso in cui il paziente si trovi in posizione eretta e nel caso in cui il paziente sia sdraiato (si assuma per il sangue la medesima densità dell’acqua). Assumendo una distanza cuore-cervello di 35 cm, calcolare la pressione al livello del cervello nel caso in cui il paziente sia in posizione eretta e sdraiata. [5] Per sostenere un corpo di volume V=1dm3 immerso in acqua occorre esercitare una forza F=20N. Si calcoli la forza che occorre esercitare per sostenerlo fuori dall’acqua. [a] 20N [b] 29.8 N [c] 10.2 N [d] 196 N [e] 20 J [6] Nel moto di un liquido in un condotto, che cosa è la portata? [a] Il rapporto fra il volume di liquido che passa attraverso una sezione del condotto e l'intervallo di tempo in cui tale passaggio avviene [b] La quantità di liquido unitaria che passa attraverso una sezione del condotto in 1 secondo [c] La quantità di liquido che passa in una sezione unitaria del condotto [d] La quantità di liquido che passa in una qualunque sezione del condotto [e] il prodotto dell'area della sezione per il tempo [7] Un vaso sanguigno si dirama in tanti vasi di raggio sei volte minore. Determinare il numero di tali vasi se la velocità media del sangue in essi è un terzo di quella del vaso più grande. [a] 18 [b] 108 [c] 12 [d] 54 [e] 34 [8] In un aneurisma la pressione del sangue varia del 20%. Assumendo che prima dell’allargamento del vaso la pressione sia 50 mmHg si determini la pressione dell’aneurisma: [a]10 mmHg [b]20 mmHg [c]40 mmHg [d] 60 mmHg [e]70mmHg [9] A causa della formazione di placche la sezione di un’arteria di raggio r 1=0.4cm dove il sangue ha velocità v1=30cm/s si restringe. Nel restringimento il raggio diminuisce del 50%. Si calcoli la velocità v2 e la variazione di pressione p2-p1 in corrispondenza della stenosi, considerando il vaso orizzontale e approssimando il sangue ad un fluido ideale con la stessa densità dell’acqua. [10] Un bambino, dopo una corsa, presenta 120 battiti cardiaci al minuto e ad ognuno di essi l'arteria aortica riceve 40 ml di sangue, per cui [a] il cuore batte 20 volte al secondo [b] il cuore batte 1203600 volte all'ora [c] l'aorta riceve 800 ml di sangue al secondo [d] la portata media dell'aorta è 40 cm3/s [e] la portata media dell'aorta è 80 cm3/s [11] Si consideri un vaso sanguigno a sezione costante. Siano P 1 e P2 le pressioni in due punti del vaso. Se si approssima il sangue con un liquido ideale: [a] P1>P2 [b] P1=P2 [c] P1<P2 [d] non si può dire nulla se non si conosce il valore della sezione [e] non si può dire nulla se non si conosce la velocità del sangue [12] Assumendo una pressione cardiaca di 120 mmHg la resistenza idrodinamica del circolo sistemico vale circa: [a] 1.4 mmHgcm3/s [b] 1.4 mmHgs/cm3 [c] 14 mmHgs/cm3 [d] 140 3 3 mmHgs/cm [e] 140 mmHgcm /s [13] In un fluido di viscosità = 210-3 Pas e densità pari a quella dell’acqua vengono 3. Si calcoli il tempo introdotte molecole sferiche di raggio r = 2 m e densità necessario affinché le molecole sedimentino 3 mm Relativamente all’esercizio precedente, si determini la frequenza di una centrifuga di raggio 0.3 m per ridurre il tempo di sedimentazione di un fattore 108. [14] Valutare la velocita’ critica del sangue in aorta, assumendo R pari a 2000, il raggio dell’orta pari ad 1 cm e la viscosita’ del sangue pari a 3.5 10 -3 Pa s. Stimare la velocita’ del sangue in aorta stabilire il tipo di moto del sangue che scorre nel vaso. [A4] METABOLISMO/ CALORE [1] Una persona che pesa 80 kg vuole diminuire di 10 kg passando da una dieta giornaliera di 3500 kcal a una di 2500 kcal senza variare la sua attività fisica. Sapendo che l’ossidazione di 100g di grasso animale fornisce 880 kcal, quanti giorni occorrono a quella persona per bruciare le sue riserve di grasso in modo che il suo peso possa passare a 70 kg? [2] Durante un’ escursione in montagna una persona di 80 kg e superficie corporea di 1,7 m2, risale un dislivello di 800 m in 3 ore. Determinare: a. il lavoro compiuto e la potenza meccanica media sviluppata b. la potenza metabolica (MR) durante la salita assumendo un indice metabolico basale di 40W/m2 ed un efficienza muscolare del 25% [3] Un soggetto a riposo consuma 1750 kcal al giorno attraverso processi metabolici. Calcolare la massa m di liquidi che il corpo perderebbe se tutto questo calore venisse dissipato esclusivamente attraverso la sudorazione. (Calore latente di evaporazione del sudore a 37 C: 580 kcal/g) [A6] ONDE [1] Un’onda elettromagnetica ha una lunghezza d’onda nel vuoto pari a 510-9 cm. Di che onda si tratta? [2] I raggi X sono: [a] le onde sonore utilizzate nell’ecografia [b] le onde sonore usate nella radiografia [c] le onde sonore usate nella risonanza magnetica [d] le onde elettromagnetiche usate nell’elettrocardiogramma [e] le onde elettromagnetiche usate nella TAC [3] La velocità del suono: [a] dipende dal mezzo in cui si propaga [b] è pari a 333 m/s nel vuoto [c] non può essere superata dai corpi in moto [d] è prossima alla velocità della luce [e] nessuna delle precedenti risposte è vera [4] Un ultrasuono di frequenza 2.5106 Hz viene utilizzato per fare un’ecografia al rene. Supponendo che il rene si trovi alla profondità di 4 cm calcolare a quale velocità viaggia l’ultrasuono nei tessuti se l’onda raggiunge il rene dopo 50 μs. [5] Un suono possiede un’intensità superiore di un miliardo di volte a quella della soglia di udibilità. Il livello di intensità sonora è [a] 18 dB [b] 180 dB [c] 90 dB [d] 9 dB [e] 45 dB [6] Un cane abbaiando sviluppa una potenza di 3.14mW. Se questa potenza è distribuita uniformemente in tutte le direzioni, qual’è il livello di intensità sonora ad una distanza di 5m ? Quale sarebbe il livello di intensità se due cani abbaiassero contemporaneamente ciascuno con una potenza di 3.14 mW. [A5] ELETTROMAGNETISMO [1] Due elettroni posti ad una distanza r si respingono con una forza F. Se raddoppia la distanza la forza esercitata tra i due elettroni è: [a] 2F [b] F/2 [c] F [d] F/4 [e] 4F [2] Due cariche elettriche, di cui una è 3.14 volte più grande dell’altra, sono poste nel vuoto alla distanza di 3 cm. sapendo che esse si respingono con una forza uguale a 4 N, calcolare il valore della carica minore. [3] Una carica puntiforme di grandezza 410-5 C in un punto di un campo elettrico subisce l’azione di una forza di 8 N. Quanto vale l’intensità della forza agente su una carica puntiforme di grandezza 210-5 C posta nello stesso punto dello stesso campo elettrico? [a] 4N [b]2 N [c] 16N [d] 32N [e] 1N [4] In un elettroshock si fa passare nel cervello del paziente una corrente di 5 mA utilizzando un generatore di differenza di potenziale che eroga una potenza di 0.180 W. La differenza di potenziale applicata alle tempie vale: [a] 0.036 V [b] 36 V [c] 27.8 V [d] 0.9 J [e] 0.9 V [5] Se si suppone che una membrana cellulare (εr=8.0, d=10 nm) possa essere assimilata ad un condensatore piano, quanto vale la capacità di 1.0cm 2 di membrana ?