Facolt`a di Farmacia e Medicina - A.A. 2014

Facoltà di Farmacia e Medicina - A.A. 2014-2015
14 settembre 2015 – Scritto di Fisica (Compito CTF)
Corso di Laurea: Laurea Magistrale in FARMACIA-CTF
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Riportare sul presente foglio i risultati numerici trovati per ciascun esercizio.
Nell’elaborato riportare le soluzioni in formato sia alfanumerico che numerico.
Esercizio 1. Dinamica
Un cavo di acciaio viene utilizzato per sollevare un’ascensore di massa =1.5 tonnellate. Calcolare
l’accelerazione massima verso l’alto che il cavo può sostenere se la tensione di rottura del cavo è di
16500 N. Una persona di massa m=70 kg su una bilancia a molla quanto peserebbe alla massima
accelerazione?
a=
P=
Esercizio 2. Conservazione Energia
Un satellite di massa m=750 kg si trova in orbita circolare ad una distanza d=42 km dalla superficie
terreste. Calcolare l’energia meccanica. MT = 6·1024 kg, RT =6380 km.
E=
Esercizio 3. Urti
Una massa m1 =25 g urta in maniera completamente anelastica un corpo inizialmente fermo di massa
m2 =100 g.
Calcolare la frazione di energia che rimane dopo l’urto.
Ef /Ei =
Esercizio 4. Fluidi
2 moli di un gas perfetto si trovano in equilibrio termodinamico alla profondità di 3 metri sotto il pelo
dell’acqua ed ad una temperatura di 17◦ C.
Trovare la spinta di Archimede.
F=
Esercizio 5. Calorimetria
455 calorie vengono fornite a 10 g di ghiaccio a Ta = -10◦ C. Trovare lo stato finale. Il calore latente di
fusione è λf =333 kJ/kg ed il calore specifico c =2090 kJ/Kkg
Stato finale =
Esercizio 6. Primo principio termodinamica
Una mole di un gas perfetto occupa un volume iniziale V e compie il seguente ciclo termodinamico
reversibile: espansione isoterma a temperatura T1 =400 K fino ad un volume V· e (numero di nepero),
trasformazione isocora fino ad una temperatura finale T2 = 450 K, compressione isoterma fino a volume
iniziale, trasformazione isocora fino a temperatura iniziale.
Trovare il calore (modulo e segno) scambiato nel ciclo.
Q=
Esercizio 7. Campo elettrico
2 cariche q1 = q2 = 1nC sono poste alla distanza relativa di 36 cm. Si calcoli la forza e l’energia
elettrostatica di una terza carica q3 = −1pC posta a metà della congiungente le due cariche.
F=
U=
Esercizio 8 Campo magnetico
Due fili infiniti paralleli e distanti d=10 cm sono attraversati da correnti concordi I1 = I2 =0.5A. Trovare
il campo magnetico (modulo, direzione e verso) all’interno dei due fili ad una distanza r=2/3d dal filo
1.
orientamento =
B=
Soluzioni
1. Dal secondo principio della dinamica T-Mg =Ma. a=T/M-g= 1m/2 s. P=M(g+a)=770N.
2. Dal primo principio della dinamica mMT G/R2 =mv2 /R con R=RT +d. E=K+U=0.5mv2 /GmMT /R. Sostituendo la prima espressione E=-0.5 GmMT /R=-2.3 1010 J.
3. In un urto anelastico si conserva la quantità di moto, dunque:
m1 vi = (m1 + m2 )Vf ;
1
E1 = m1 vi2 ;
2
1
m1
v1 )2 ;
Ef = (m1 + m2 )(
2
m1 + m2
Ef
1
=
Ei
5
4. Dalla legge dei gas perfetti si ricava il volume, la pressione va ricavata dalla legge di Stevino
combinando la pressione atmosferica e la pressione esecitata da una colonna d’acqua di 3 m, quindi si
calcola la forza di Archimede.
V =
nRT
= 0.037m3 ;
P
P = 101300 + ρgz = 131000P a;
F = ρV g = 370N
5. λf =333kJ/kg= 80 cal/g e cghiaccio =2090J/kgK = 0.5 cal/gK Lo stato finale è metà ghiaccio
e metà acqua a 0 gradi. Infatti mcghiaccio ·(0-(-10))=50 cal sono necessarie per portare il ghiaccio a 0
gradi. Restano disponibili Qdisp =405 cal. La massa di ghiaccio che si scioglie è m=Qdisp /λe =5g .
6. Nel ciclo la variazione di energia interna è nulla, dunque dal primo principio della termodinamica
si ha: Q = L. Osservando che il lavoro nelle trasformazioni isocore è nullo (variazione di volume nulla),
si ha:
Q = nR(T1 − T2 )ln(e) = −416J
7. I campi elettrici generati dalle due cariche si annullano, quindi anche la forza subita da q3 è
nulla. I potenziali invece si sommano: V=2 q/4π(d/2) =100V. U=qV=-10−10 J.
8. Il campo magnetico per un filo infinito è B=µ0 i/2πr con r distanza dal filo. I campi magnetici
generati dai due fili sono discordi. In modulo B= |µ0 I1 /2πr · (3/2-3)|= 3/2 ·10−6 T. Mettendo il pollice
nella direzione della corrente 2, le linee del campo magnetico sono come le dita della mano destra.