Secondo Appello Estivo (solo testo)

Primo Appello Estivo del corso di Fisica del 15.07.2014
Corso di Laurea in Informatica
A.A. 2013-2014
(Prof. Paolo Camarri)
Cognome:
Matricola:
Nome:
Anno di immatricolazione:
Problema n.1
Un punto materiale di massa m  100 g si trova in equilibrio statico su un piano inclinato con attrito. Il piano
inclinato forma un angolo   30  con il piano orizzontale.
a) Calcolare il modulo f s della forza di attrito statico agente sul corpo in equilibrio.
fs 

b) Calcolare il valore minimo che può assumere il coefficiente d’attrito statico nelle condizioni
considerate.
 s , min 

c) Sapendo che il coefficiente d’attrito dinamico tra il corpo e il piano inclinato è  d  0,9  s , min ,
calcolare il modulo dell’accelerazione del corpo lungo il piano inclinato quando questo forma un
angolo   35 con il piano orizzontale.
a 

d) Nelle condizioni imposte al punto c) del problema il corpo percorre, partendo da fermo, una distanza
D  3 m lungo il piano inclinato prima di raggiungere l’estremità libera di una molla ideale avente
costante elastica k . La molla è inizialmente a riposo ed è disposta lungo il piano inclinato, con l’altra
estremità fissata nel punto più basso del piano inclinato. Successivamente a tale istante, ancora in
presenza della forza d’attrito dinamico, si osserva che la velocità istantanea del corpo si annulla
nell’istante in cui la molla è compressa di un tratto l  0,1 m . Calcolare la costante elastica della
molla.
k

Problema n.2
Un punto materiale di massa m  2 kg si trova, inizialmente fermo, nel punto più alto di un piano inclinato
liscio a forma di cuneo di altezza H  3 m e massa M  10 kg . Il cuneo è poggiato su un piano orizzontale
liscio sul quale è libero di muoversi. Inizialmente anche il cuneo è fermo. All’istante iniziale il punto materiale
inizia a scivolare lungo il piano inclinato finché non raggiunge il piano orizzontale, dopodiché continua a
muoversi su quest’ultimo (N.B.: il tratto terminale del piano inclinato è opportunamente arrotondato in
modo tale che il punto materiale si distacca dal piano inclinato con velocità diretta orizzontalmente).
a) Calcolare l’energia meccanica totale del sistema (trascurare l’energia potenziale gravitazionale del
cuneo).
Em, tot 

b) Quanto vale la componente orizzontale della quantità di moto totale del sistema?
Ptot, x 
c) Calcolare il modulo della velocità v p del punto materiale dopo che questo ha raggiunto il piano
orizzontale (suggerimenti: tutte le forze esterne al sistema “cuneo + punto materiale” sono dirette
verticalmente; nessuna forza esterna al sistema è diretta orizzontalmente; sul sistema non agiscono
forze dissipative; non serve conoscere l’angolo formato dal piano inclinato con l’asse orizzontale).
vp 

d) Calcolare il modulo della velocità Vc del cuneo dopo che il punto materiale ha raggiunto il piano
orizzontale (suggerimenti: gli stessi della domanda precedente, la cui risposta è strettamente legata
alla risposta a questa domanda).
Vc 

Problema n.3
Un cubetto di ghiaccio avente massa m  20 g si trova inizialmente alla temperatura T1  263,15 K . E
viene riscaldato tramite contatto termico con una sorgente che si trova alla temperatura Ts  283,15 K .
a) Calcolare la quantità di calore Q1 assorbita dal cubetto di ghiaccio allorché la sua temperatura passa
da T1 a T2  273,15 K
(informazione utile: c g  2090 J kg 1 K 1 ).
Q1 

b) Calcolare la quantità di calore Q f necessaria per fondere interamente il blocchetto di ghiaccio
(informazione utile:  f  3,335  10 5 J kg 1 ).
Qf 

c) Calcolare la quantità di calore Q2 assorbita dall’acqua (ottenuta per fusione completa del blocchetto
di ghiaccio) allorché la sua temperatura passa da T2 a Ts
(informazione utile: ca  4186 J kg 1 K 1 ).
Q2 

d) Calcolare la variazione complessiva di entropia dell’universo nel processo descritto nei punti a), b), c)
del problema.
 S tot 

L'esame scritto prevede la risoluzione in TRE ore dei tre esercizi sopra riportati,
senza poter consultare né libri propri né appunti. I fogli su cui svolgere i calcoli per la
risoluzione dei problemi sano forniti dal docente.
Chi deve recuperare il primo esonero o deve sostenere l’esame di Fisica 1 (vecchio
ordinamento) deve svolgere il solo Problema n.1 in UN’ora.
Chi deve recuperare il secondo esonero o deve sostenere l’esame di Fisica 2 (vecchio
ordinamento) deve svolgere il solo Problema n.2 in UN’ora.
Chi deve recuperare il terzo esonero deve svolgere il solo Problema n.3 in UN’ora.
La risposta a ciascuna domanda deve essere scritta nel riquadro corrispondente.
Scrivere SOLO LA RISPOSTA FINALE, prima la formula letterale (se possibile) e poi il valore
numerico. Nessun calcolo deve essere svolto su questi fogli.
Si richiede in ogni caso la consegna sia del presente foglio sia dei fogli manoscritti in
cui sono stati svolti i calcoli.
Dei libri di testo sono a disposizione sulla cattedra, portati dal docente.
Lo studente, oltre al foglio di carta e alla penna, può tenere sul tavolo solo la
calcolatrice.