Prova di Fisica Generale 1 – II modulo
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica – Università degli Studi di Udine
AA 2014-15
25 giugno 2015
Esercizio 1
Un gas ideale monoatomico a TA=300 K occupa un volume di 0.5 m3 a una pressione
di 200 kPa. Il gas si espande adiabaticamente fino a un volume di 1.2 m3.
Successivamente il gas viene compresso isotermicamente fino a riprendere il volume
iniziale. Infine viene aumentata isocoricamente la pressione fino a riportare il gas
nello stato iniziale. Tutte le trasformazioni sono reversibili.
a)
b)
c)
d)
Rappresentare il processo in un diagramma p-V;
determinare la temperatura TB al termine dell’espansione adiabatica;
trovare il lavoro compiuto nel ciclo;
trovare il rendimento del ciclo.
Soluzione: b) TA VAγ-1 = TBVBγ-1, γ = cP/cV = 5/3 TB = 167.4 K;
c) L = LAB + LBC,
LAB = - ∆EAB = - ncV (TB – TA), n = pAVA / RTA = 40.11 LAB = 66296 J;
LBC = nRTB ln VC/VB = - 48848 J;
L = 17448 J.
d) η = L/Qass, Qass = QCA = ∆ECA = -∆EAB = LAB η = 0.26.
Esercizio 2
Un circuito RC alimentato da una pila può essere utilizzato per progettare un pacemaker cardiaco: quando il condensatore si sta caricando, un impulso viene fatto
partire (e quindi C si scarica) non appena la tensione ai suoi capi raggiunge il 63%
del valore massimo.
a) Che resistenza deve essere utilizzata se C = 7.5 µF e la frequenza richiesta è
72 volte al minuto?
b) Disegnare la curva V(t) ai capi del condensatore.
Soluzione: V(τ) = Vo (1- e-τ/RC ) = 0.63 Vo , τ = 60/72 s => R =111 kΩ
Esercizio 3
Una spira rettangolare di peso trascurabile sospesa verticalmente per il suo lato più
corto lungo L = 10 cm ad un dinamometro. La sua metà inferiore è immersa in un
campo magnetico uniforme B ortogonale al piano della spira, mentre la metà
superiore non è soggetta al campo. Quando una corrente i = 0.245 A circola in senso
antiorario nella spira, il dinamometro misura una forza diretta verso il basso F = 3.48
10-2 N.
a) Qual è il modulo e il verso del campo magnetico B?
b) Che cosa misurerebbe il dinamometro se la spira fosse completamente immersa
nel campo magnetico con la stessa orientazione ?
c) Che cosa succederebbe se fosse ruotata di 90° attorno al suo asse maggiore?
Soluzione:
a) i L B = F => B = 1.42 T, direzione uscente.
b) F = 0 ;
c) ruoterebbe fino a disporsi col momento magnetico parallelo a B.
Domanda 1
Enunciare e dimostrare la legge di Gauss per il campo elettrico.
Domanda 2
Descrivere il funzionamento di un ciclotrone.
