Energia - potenza

SCHEDA ESERCIZI N. 5 :
ENERGIA - POTENZA
1. Di quanto è allungata rispetto alla posizione di riposo una
molla di costante elastica 820 N/m se possiede un'energia
potenziale di 18 J? Qual è la massa di un corpo che possiede
l'energia potenziale di 5,83 J quando è sospeso all'altezza di
70 cm?
Di quale tipo di energia potenziale si parla nei due casi?
2. Una massa di 5,0 kg è appeso a un’altezza di 8,0 m dal
suolo. Il filo che la sostiene all’improvviso si rompe e la
massa cade, sotto l'azione della forza-peso.
Quanto vale la sua energia cinetica quando si trova a 6,0 m
dal suolo? A che altezza si trova quando possiede una
energia cinetica di 125 J?
3. Una molla, di costante elastica pari a 320 N/m, viene
utilizzata per lanciare un oggetto verso l'alto in direzione
verticale. Spiega le trasformazioni di energia che
avvengono.
Se la molla viene compressa di 5 cm, a che altezza è in
grado di lanciare una biglia di 75 g? Quanto vale l'energia
cinetica della biglia quando si trova all'altezza di 40 cm?
4. Un corpo di massa 500 g , lanciato in aria verticalmente
verso l’alto con velocità v 0 = 20 m /s, raggiunge l’altezza di
15 m . Quanta energia ha perduto per effetto della resistenza
dell’aria?
5. Un carrello da supermercato di massa 15,0 kg viene
spinto per 5,0 m da fermo con una forza orizzontale
(parallela allo spostamento) di 135 N. Il coefficiente di
attrito con il pavimento è 0,45. Quanto vale il lavoro
compiuto dalla forza applicata al carrello? Quanto vale il
lavoro compiuto dalla forza di attrito? Qual è la velocità
finale del carrello?
6. Un corpo di massa m =0,1 kg scende lungo un piano,
inclinato di un angolo di 25° rispetto all’orizzontale. Il
piano non presenta attrito. Alla base del piano inclinato è
posta, ad una distanza d = 2,5 m rispetto al corpo, una molla
di costante elastica k =300 N/m, lunga 10 cm in posizione di
riposo.
Calcola la velocità della massa nell'istante in cui sta per
urtare la molla.
Calcola di quanto viene compressa al massimo la molla
quando viene schiacciata dal corpo.
8. Un carrello di massa 3 kg viene lanciato dal punto A
diretto verso destra lungo un percorso la cui sezione
verticale è data in figura. Le altezze rispetto al suolo sono:
hA=1 m, hB=1,8 m e hC=0,4 m; trascura tutti gli attriti.
Determina la velocità minima con cui il carrello deve essere
lanciato in A per poter superare il punto B.
Se la velocità in A è 6 m/s, calcola la velocità con cui il
carrello transita nel punto C.
9. Un blocchetto di 0,20 kg parte da fermo da un’altezza h
su un piano inclinato di 30°, scivola in assenza di attrito e
arriva in fondo al piano con una velocità di 3,75 m/s.
Successivamente il blocchetto si muove lungo un piano
orizzontale anch’esso privo di attrito e va a comprimere una
molla disposta orizzontalmente come in figura.
a) Determina l’energia cinetica al termine del piano
inclinato.
b) Determina l’altezza h dalla quale il blocco è partito.
c) Determina la costante elastica della molla sapendo che
questa subisce una compressione massima di 5,0 cm.
10. Il cavallo-vapore, introdotto da James Watt, è un’unità di
misura della potenza che non fa parte del Sistema
Internazionale, e vale 7,452 · 102 W. Un motore sviluppa
una potenza di 30 cavalli-vapore mentre solleva un carico di
2,0·103 kg all’altezza di 15 m. Quanto tempo impiega?
11. Calcola quanta energia luminosa emette in 10 minuti di
funzionamento una lampadina da 70W, se il rendimento in
energia luminosa è del 40% e quanta energia termica irradia
in questo tempo. La lampadina rimane accesa inutilmente
per una settimana. Quanta energia (in kWh) è stata sprecata?
7. Un carrello di massa 300g viene lanciato con velocità
iniziale v0 = 2,0 m/s su un binario in salita, privo di attrito e
avente inclinazione sull’orizzontale θ = 30°.
Calcola la massima distanza s e la massima altezza h
raggiunte rispetto al punto di partenza.
Risolvi lo stesso problema in presenza di attrito, supponendo
un coefficiente d'attrito pari a 0,4.
12. Un escursionista di 70 kg, con uno zaino di 6 kg,
partendo da una quota di 1200 m raggiunge un rifugio a
2430 m in 3,5 ore. Calcola il lavoro che deve fare per
raggiungere il rifugio e la potenza media sviluppata durante
l'ascesa. L'escursionista ha portato con sé delle tavolette di
cioccolato, su cui è indicato il valore energetico pari a 1458
kJ ogni 100 grammi. Supponendo che il cioccolato si
trasformi in energia meccanica con un rendimento del 20%,
calcola quanto ne consuma durante la salita.