**IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- Alunno : ….….………………………………………Gaeta, IISS Caboto Gaeta - a.s. 2009/2010 - prof. Vindice Luigi FISICA - === classe 2a Sez. _______ ***** MODULO 0 – I principi della dinamica ***** I PRINCIPI DELLA DINAMICA ** 0.1. (0,5) a)Enunciare il primo principio della dinamica. b)Schematizzare e spiegare l’esperimento fatto da Galileo. ** 0.2. (1,0) a)Calcolare la forza che bisogna applicare ad un corpo di 200000g per imprimergli un’accelerazione di 2 m/s2 . b)In 10s questo corpo quanto spazio percorre? ** 0.3. a)Calcolare la massa di un corpo che sottoposto ad una forza di 6kN subisce una accelerazione di 3 m/s2 . b)In 10s questo corpo quanto spazio percorre? ** 0.4. (1.5) a)Calcolare la massa di un corpo che su Giove (g=26 m/s2 ) pesa 5,2kN. b)Con questa accelerazione e in caduta libera quanto spazio percorre in 2s ? ** 0.5. (0,5) a)Enunciare il terzo principio della dinamica e b)fare un esempio. ** 0.6. Se un contenitore di 30kg è appoggiato a terra ed è riempito con 3ton di acqua dire quale deve essere la reazione vincolare del terreno per sopportare il suo carico. ** 0.7.Facciamo l’ipotesi di avere su un corpo di massa 20kg applicato il sistema di forze F1(+3N;+2N) ; F2(+1N;-3N) ; F3(-4N;+1N). Vogliamo sapere se tale corpo è accelerato oppure è in moto rettilineo uniforme o fermo. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// MODULO 1 –Energia e lavoro **** APPLICAZIONI DI DINAMICA ** 1.1. ( 1,5) Un meteorite di massa 200kg precipita sul nostro pianeta. a)Se KAM = 20 Ns2/m2 trovare la velocità limite. b)Calcolare quindi la forza d’attrito del mezzo. c)Che significa velocità limite? ** 1.2. (1,5) Se un blocco di 10kg è appoggiato su un piano orizzontale ed è sottoposto ad una forza orizzontale di 200N e KAR=0,5 , a) calcola l’intensità della forza risultante,b)dire se si muove e con quale tipo di moto, c) l’attrito è statico o dinamico? pag. 1 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- ** 1.3.( 0,5) Un carrello di 2000g percorre una pista circolare con una accelerazione centripeta di 5m/s2. Calcolare la forza centripeta. ** 1.4.( 1,5) a)Trovare la velocità in curva in condizioni di equilibrio di un veicolo che percorre una pista circolare avente Kar=0,20 e raggio 0,200 km. b)Perché si precisa “in condizioni di equilibrio”? c) se la massa aumenta, può aumentare in condizioni di equilibrio la velocità? e perché? ** 1.5.( 1,5) a)Trovare con quale forza si attraggono la Terra mTerra=6x1024kg e il Sole mSole=2x1030kg sapendo che la distanza è di 1,5x1011m. Schematizza e indica le F1,2 e F2,1.b) Quale delle due è più grande? Giustifica la risposta. c)Se la distanza aumenta a parità di masse cosa accade alla forza di attrazione? ** 1.6.Un corpo di massa 220kg viene attratto da un corpo celeste con una forza di 4000N. Dire quanto tempo impiega, in caduta libera, a toccare terra se cade da una altezza di 100m. ** 1.7.Se un corpo viene lasciato cadere in presenza di attrito dell’atmosfera e la forza di attrito del mezzo (aria) è 2000N e il coefficiente di attrito del mezzo è 20Ns2/m2 dire quale velocità raggiunge. ** 1.8.Su un corpo di massa 250kg agisce una Fp di 4500N. Esso viene lasciato cadere da una altezza di 250m: determinare il tempo che impiega per raggiungere terra. ** 1.9.Ipotizzando assenza di attrito, un corpo di massa 30kg viene lasciato cadere su Giove (g=26,01m/s2) da 80m. Calcolare il tempo di caduta. Calcolare anche la velocità con cui impatta al suolo. ***** LAVORO E ENERGIA ** 1.10. (0,5) Elenca quattro tipi di energia ad eccezione di quella cinetica e potenziale. ** 1.11. (0,5) Nel Sistema Internazionale il Lavoro è definito come: a)il prodotto di forza per lo spostamento c) il prodotto di forza per uno spostamento diretto come la forza. b) il prodotto di forza unitaria per d) il prodotto di forza per lo spostamento spostamento unitario perpendicolarmente ad essa. ** 1.12 Il lavoro compiuto dalle forze d’attrito su un corpo in movimento è sempre: a)nullo b)motore c)positivo d)resistente pag. 2 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- ** 1.13 (1,0). Un veicolo percorre una strada orizzontale. Esso ha una massa di 4000kg ed esercita una F=2,50kN per un tratto di 0,06km. Interviene anche una Far=1000N. a)Calcolare il peso del veicolo; b)Calcola e dici di che tipo è il lavoro compiuto dalla F , Far e Fp. ** 1.14. (1,0). Un trattore tira un carro per 10 min e compie un lavoro di 1200kJ . Quale potenza ha sviluppato (Pu)? Se il suo rendimento è 0,50 calcola la Pass. Se avete compreso il significato delle grandezze in esame, calcola quindi la potenza dissipata. ** 1.15. (1,0). Un uomo di 80 kg si muove alla velocità di 36 km/h .Calcolare la sua energia cinetica. ** 1.16. (0,5). Definisci ed elenca i tipi di Energia Potenziale che conosci. ** 1.17. (0,5). Calcolare l'energia potenziale di un corpo di massa 60000g posto ad un’altezza di 0,01km. ** 1.18.(0,5)Scrivi la formula dell'energia meccanica, indicando i vari termini e 1'unità dì misura delle singole grandezze. Quanto è valido il principio di conservazione dell’Em? ** 1.19. (0,5) La quantità di moto viene definita: 1 1 c) q m v d) q m v 2 a) q b) q m v m v2 2 2 ** 1.20. (0,5) Ho un corpo di massa 20kg possiede una quantità di moto pari a 400kgm/s. Calcolare la sua velocità. ** 1.21.(1,5)Un corpo di massa 500kg all’istante 10s viaggia a 5m/s e all’istante 15s la sua velocità è di 15m/s. Calcolare a)la v ;b)la sua accelerazione media;c)la forza che agisce su di esso; d)l’impulso utilizzando la forza;e)l’Impulso utilizzando la v. ** 1.22. (1,5) Un masso di 20000 g , si trova su un precipizio alto 2000 cm. Dire qual è la sua energia potenziale gravitazionale. Inoltre ipotizzando la sua caduta dire a quale velocità impatta con il suolo. Calcolare quindi, con tale velocità, la sua energia cinetica. Fare le opportune considerazione sui risultati ottenuti. ** 1.23.Un corpo di massa 250kg è appoggiato su un piano orizzontale avente Kar=0,4 a cui è applicato un Forizzontale di 4500N e il tutto si sposta di 25m. Determinare singolarmente: LF,s ; LFar,s ; LFp,s . Infine dire se il corpo si sposta, perché e quanto tempo impiega a fare il suddetto spostamento grazie però alla Risultante orizzontale. pag. 3 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- *********** *********** LA CADUTA DEI GRAVI *** 2 1.24. Un corpo di massa 80kg è lasciato cadere su Giove (gGiove=26m/s ), ipotizzando assenza di attrito, se per toccare il suolo occorrono 10s dire a quale altezza è posto dal suolo. *** 2 1.25. Un corpo di massa 50kg è lasciato cadere su Giove (gGiove=26m/s ), ipotizzando l’attrito. Se, il coefficiente di attrito del mezzo, è pari a 25Ns2/m2 dire quale è la sua velocità limite (o di equilibrio). *** 2 1.26. Un corpo di massa 70kg è lasciato cadere su Giove (gGiove=26m/s ), ipotizzando assenza di attrito, da una altezza di 75m. Trovare la velocità con cui tale oggetto impatta al suolo. Trovare quindi da quale altezza tale corpo deve essere lasciato cadere sulla Luna (gLuna=1,62m/s2) per raggiungere al suolo tale velocità. (applica il principio di conservazione dell’Em) *** 2 1.27. Un corpo di massa 150kg è lasciato cadere su Giove (gGiove=26m/s ), ipotizzando assenza di attrito, da una altezza di 80m. Trovare la velocità con cui tale oggetto impatta al suolo. Trovare quindi da quale altezza tale corpo deve essere lasciato cadere sulla Luna (gLuna=1,62m/s2) per raggiungere al suolo tale velocità. *** 2 1.28. Ipotizzando assenza di attrito un corpo su Giove (gGiove=26m/s ) viene lasciato cadere da 200m. Trovare la velocità d’impatto. Su Plutone (gPlutone=0,73m/s2) dire a quale altezza bisogna lasciare cadere tale corpo per avere la stessa velocità d’impatto. *** 1.29. Trovare la velocità con cui un corpo di massa 6000kg impatta al suolo sulla Luna (gLuna=1,62m/s2) se cade da 400m (ovviamente assenza di attrito). Se ci troviamo su un altro pianeta però in presenza di atmosfera (con l’attrito) e con Kam=30Ns2/m2 trovare il suo g con la stessa vimpattoLuna. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// pag. 4 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- MODULO 2 –Il calore ***** LA TEMPERATURA ** 2.1.(1,0) Disegnare e spiegare l’esploso della materia. Definisci, in base all’aggregazione della materia (forma volume coesione e posizione molecolare), quando un corpo è solido, liquido e gassoso. FORMA VOLUME forze di COESIONE Posizione molecolare (conserva SI(conserva (trascurabili - deboli (ordinate – NO) SI-NO) - molto intense) disordinate legate o non) solido liquido gassoso ** 2.2.(1,0) Scrivi le formule ed esegui le seguenti equivalenze: Celsius Kelvin Fahrenheit Reamur formule==> K= F= R= 100°C ………............ K ......................... °F ……….......°R 50°C ………............ K ......................... °F ……….......°R 0°C ………............ K ......................... °F ……….......°R -273,15°C ………............ K ......................... °F ……….......°R ** 2.3. (0.5) Definire la temperatura. Su quali fenomeni (2) si basa la misura della temperatura. Quale formula ci fornisce l’energia cinetica media delle molecole? ** 2.4. (0.5) Elencare le tipologie dei termometri che conosci e dire come funzionano (ricorda le lezioni teoriche e pratiche). ** 2.5.(1.0) Dimostrare le formule per le equivalenze C K ; C F ; C R. ** 2.6.(1.0)A quanto corrispondono 200K in Fahrenheit? Dimostrare. ** 2.7.(1.0)A quanto corrispondono 50F in Reaumur? Dimostrare. *** pag. 5 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- LA DILATAZIONE TERMICA ** 2.8.(0.5) Calcolare la variazione di lunghezza di un’asta d’acciaio, sapendo che a 10°C la sua lunghezza è di 100 m e che la temperatura è salita a 210°C. ( acciao= 1x10-5 K-1 ). ** 2.9.(1.0) Calcolare la lunghezza finale di un’asta di ferro, sapendo che a 20°C la sua lunghezza è di 100 m e che la temperatura è salita a 220°C. ( ferro= 12 x 10 -6 K-1 ). Quanto è il k (coefficiente di dilatazione volumica) del ferro? ** 2.10.(0.5) Schematizza il comportamento anomalo dell’acqua (diagramma T;V). ** 2.11. (1.0) Un serbatoio contiene 500 m3 di acqua a 10°C. Calcolare l’incremento di volume che si ha quando la temperatura raggiunge i 90°C. Calcola quanti litri totali tale serbatoio deve contenere. ( kacqua= 4,6 x 10 -4 K-1) *** IL CALORE ** 2.12.(0.5) Definisci il calore fare un esempio differenziandolo dalla temperatura. Definisci la legge fondamentale della termologia, la capacità termica e il calore specifico. ** 2.13.(0.5) Calcolare la quantità di energia necessaria per scaldare 10000 g di acqua da 20 °C a 60 °C. (cacqua= 4180 J/kg °C) ** 2.14.(1.0). Ad un blocco di 4000 g di una sostanza vengono fornite 400 kJ di energia, per aumentare la sua temperatura da 25°C a 225°C. Calcola il calore specifico e la capacità termica. ** 2.15.(0.5). Perché in spiaggia con la stessa quantità di calore (solare) si riscalda di più la sabbia e non l’acqua, con la stessa quantità di tali sostanze? ** 2.16.(1.0). Trovare la temperatura d’equilibrio (definire) mescolando le seguenti tre quantità d’acqua: 0,5m3 a 90°C e 4 m3 a 50°C 1 m3 a 10°C. ** 2.17.(1.0). Trovare la temperatura d’equilibrio(definire) tra 0,5kg d’acqua a 20°C (c=4180J/kg°C) e 4kg di ferro a 50°C (c=460J/kg°C) . ** 2.18. (1.0) Abbiamo tre serbatoi A,B,C riempiti di acqua e di cui conosciamo i seguenti dati: mA=200kg , mB=600kg, mC=800kg TA=10°C , TB=50°C, TC=20°C. Di quanti litri deve essere il serbatoio che contiene A , B e C ? Quale temperatura di equilibrio raggiungerà l’acqua in quest’ultimo serbatoio? pag. 6 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- *** 2.19.(0.5).Definire tutti i passaggi di stato. *** LA PROPAGAZIONE DEL CALORE ** 2.20.(1.0) Parlare della propagazione del calore definendo la formula di Fourier e quella di Stefan-Boltzmann. ** 2.21.(1.0). Calcolare la trasmissione di calore attraverso una parete di 2m2 , in 10s, avente un k= 2W/m°C, spessa 50cm avente, tra le pareti, un salto termico di 10°C. Come si chiama questa legge e a quale delle tre tipologie di trasmissione del calore corrisponde? ** 2.22.(1.0). Calcolare la potenza irradiata da un corpo sferico di area 2m2, avente una temperatura di 100K e una emissività di 0,9 ( =5,67*10-8W/m2K4). Come si chiama questa legge e a quale delle tre tipologie di trasmissione del calore corrisponde? ** LE LEGGI DEI GAS ** 2.23.(1.0). Partendo dalla legge dei gas perfetti definisci le tre trasformazioni studiate riportando 1)il tipo di trasformazione; 2) l’equazione corrispondente; 3) il diagramma rappresentativo; 4) la situazione sperimentale che la rappresenta. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ***** pag. 7 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- MODULO 3 –Il suono e la luce ***** LE ONDE MECCANICHE ** 3.1. Dal grafico sotto riportato , riguardante un’onda, ricava : a) l’ampiezza; b) la lunghezza d’onda; c) Il periodo; d) la frequenza; e) la velocità ** 3.2. Un’onda sinusoidale viaggia in una corda alla velocità di 30m/s. La corda è lunga tre metri. Schematizzare e calcolare due lunghezze d’onda stazionarie che si possono creare sulla corda quando gli estremi sono fissati a due pareti. Calcolare quindi anche le rispettive frequenze. ** 3.3. Calcolare l’intensità di una sorgente sonora di 0,4kW a 200cm da essa. ** 3.4. Un’onda acustica viaggia nell’atmosfera e colpisce una parete. Se tale onda dista dalla parete 400m dire quanto tempo impiega a ritornare all’origine. ** 3.5. Calcola la potenza di una sorgente sonora che emette 1,2 kJ di energia in un minuto. ** 3.6. Un treno è in avvicinamento ad una stazione alla velocità di 72km/h, ed emette un fischio alla frequenza di 800Hz. Che frequenza e lunghezza d’onda ha il suono percepito dal viaggiatore fermo sulla banchina? Dire se è più acuto o più profondo. Schematizzare indicando la sorgente sonora i fronti d’onda e indicare . ***** LA LUCE ** 3.7 Costruire l’immagine sul seguente specchio piano ed enunciare le leggi della riflessione. pag. 8 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- ** 3.8 In una galleria si vogliono disporre degli specchi per fare in modo che i raggi del sole la illuminano tutta. Orienta gli specchi. ** 3.9. Nella nomenclatura della luce si effettuano le seguenti distinzioni: Tipi di sorgente luminosa Tipo di mezzo incontrato dalla luce La luce può essere deviata Ricevitore di luce ******** pag. 9 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- APPROFONDIMENTO **** 3.10. Costruisci l’immagine (dire se è reale o virtuale) e indicare V, f, p, q, ho, hi . ** 3.11. Costruisci l’immagine (dire se è reale o virtuale e il tipo di specchio) indicando V, f, p, q, ho, hi . ** 3.12. Costruisci l’immagine (dire se è reale o virtuale e il tipo di lente) indicando O, f, p, q, ho, hi . ** 3.13. Definire l’indice di rifrazione del mezzo indicando tutte le caratteristiche fisiche. ** 3.14. Un oggetto alto 4 cm è posto a 6 cm dal vertice di una lente la cui distanza focale è di 2 cm. Calcolare la posizione, l’ingrandimento e l’altezza dell’immagine. Infine se lo studente organizzerà lo spazio sottostante riuscirà anche a costruire graficamente l’immagine. pag. 10 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- ** 3.15.(1.0).Definire la prima e la seconda legge della rifrazione e schematizza. Un prisma disperde un raggio di luce bianca. Indicare i colori in cui viene suddiviso tale raggio. (Lezioni pratiche). Cosa si intende per riflessione totale? Schematizzare ** 3.16. Costruisci l’immagine (dire se è reale o virtuale e il tipo di lente) indicando O, f, p, q, ho, hi . ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ***** MODULO 4 – Cariche correnti elettriche elettromagnetismo ***** I CAPISALDI DELL’ASPETTO ELETTRICO NELLA FISICA BASATI SUL MODELLO ATOMICO ** 4.1 – Dire quali sono i capisaldi dell’aspetto elettrico nella fisica basati sul modello atomico. Parlare anche di quest’ultimo. ** I MODI DI ELETTRIZZAZIONE 4.2 – Descrivere i modi di elettrizzazione ** LA LEGGE DI COULOMB 4.3 . Abbiamo una prima carica elettrica pari a 4x10 -3C e una seconda carica elettrica pari a 8x10-6C, poste a distanza 5x10-3m. Ipotizzando cariche opposte, poste nel vuoto, trovare la forza tra le due cariche. Fare la stessa cosa ipotizzando cariche concordi. Ipotizzare infine che tra le due cariche opposte vi sia la Mica ( r Mica=5). ** CONDENSATORI IN SERIE E IN PARALLELO * 4.4 Facciamo l’ipotesi di avere due condensatori in serie di capacità 8 F e 9 F. Trovare il valore della capacità del condensatore equivalente. Inoltre se la d.d.p. è di 100V trovare quella ai capi dei singoli condensatori. * 4.5 Facciamo l’ipotesi di avere due condensatori in parallelo di capacità 8 F e 9 F. Trovare il valore della capacità del condensatore equivalente. pag. 11 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- Inoltre se la d.d.p. è di 100V trovare quella ai capi dei singoli condensatori. * 4.6 Facciamo l’ipotesi di avere tre condensatori in serie di capacità 5 F , 25 F e 9 F. Trovare il valore della capacità del condensatore equivalente. Inoltre se la d.d.p. è di 100V trovare quella ai capi dei singoli condensatori. * 4.7 Facciamo l’ipotesi di avere tre condensatori in parallelo di capacità 5 F , 25 F e 9 F. Trovare il valore della capacità del condensatore equivalente. Inoltre se la d.d.p. è di 100V trovare quella ai capi dei singoli condensatori. ** IL CAMPO ELETTRICO ** 4.8 - Facciamo l’ipotesi di avere una carica elettrica (di prova) q pari a 6x10-3C sulla quale il campo elettrico, in cui è immersa, esercita una forza di 5N. Determinare l’intensità di tale campo nel punto in cui è presente q. ** 4.9 - Facciamo l’ipotesi di avere una carica elettrica Q positiva pari a 9x10-3C . Essa genera un campo elettrico. Vogliamo conoscere il valore del campo elettrico a 3x10-4 m da Q. Vogliamo anche conoscere l’intensità della Forza di repulsione se la q=4x10-4C. Il tutto accade nel vuoto. ** LA DIFFERENZA DI POTENZIALE ** 4.10 - Facciamo l’ipotesi di avere una carica elettrica positiva q pari a 3x10 -2C che per effetto di una forza di 18N applicata dal campo si sposta da A a B di 60cm. (Forza e Spostamento stesso verso e direzione). Trovare la d.d.p. tra i punti A e B del campo. Trovare quindi anche l’intensità del campo elettrico. ** RESISTORI IN SERIE E IN PARALLELO ** 4.11 - Consideriamo un circuito con due resistori in serie da 0,2k e 500 alimentati con 100 V. Trovare R equivalente, i , V1 e V2 . Trovare le potenze dei singoli resistori. ** 4.12 - Consideriamo un circuito con due resistori in parallelo da 0,2k e 500 alimentati con 100 V. Trovare R equivalente, i1 , i2 . Trovare le potenze dei singoli resistori. ** 4.13 - Consideriamo un circuito con tre resistori in serie da 0,1 k , 0,9k e 500 alimentati con 100 V. Trovare R equivalente, i , V1 , V2 , V3 . Trovare le potenze dei singoli resistori. ** pag. 12 **IISS-Caboto- Gaeta**Fisica-prof. Vindice Luigi- 4.14 - Consideriamo un circuito con tre resistori in parallelo da 0,1 k , 0,9k e 500 alimentati con 100 V. Trovare R equivalente, i1 , i2 , i3. Trovare le potenze dei singoli resistori. ** LA 2° LEGGE DI OHM ** 4.15 - Facciamo l’ipotesi di avere un conduttore di rame lungo 200000dm e una sezione di 3cm2. Trovare la sua resistenza elettrica. ** 4.16 - Facciamo l’ipotesi di avere un conduttore di rame lungo 40km e una sezione di 2cm2. Trovare la sua resistenza elettrica. ** IL CAMPO MAGNETICO ** 4.17 - Trovare il campo magnetico che agisce con una forza di 4N su un filo percorso da 200mA e lungo 500cm. ** 4.18 - Abbiamo un filo percorso da 200mA. Trovare l’intensità del campo magnetico a 25cm di distanza dal filo. ** 4.19 - Abbiamo una spira circolare di raggio 40cm in cui percorre una corrente di 800mA. Trovare l’intensità del campo magnetico. ** 4.20 - Abbiamo un solenoide di 40 spire lungo 60cm in cui percorre una corrente di 800mA. Trovare l’intensità del campo magnetico. ** FLUSSO MAGNETICO E CORRENTI INDOTTE ** 4.21 - Se un campo magnetico di 20T attraversa perpendicolarmente una spira di 0,60m2 trovare il flusso magnetico. Se il flusso è generato per 4s trovare la f.e.m. indotta. ** L’INDUTTANZA DI UNA BOBINA ** 4.22 - Voglio trovare l’induttanza di una bobina lunga 40cm, di 50 spire e di 0,10m2 . ** pag. 13