Esercizi di fisica per le vacanze
Argomenti vari
- (*) Un pendolo semplice di lunghezza 2m e di massa 0,2 kg viene spostato dalla sua
posizione di equilibrio, in modo che il filo di sostegno formi con la verticale un
angolo di 30°. Il pendolo viene poi abbandonato a se stesso. Determinare la velocità
della sfera nel punto più basso della traiettoria.
- (*) Un corpo viene lanciato verso l’alto con velocità di 20m/s. Determinare a quale
altezza h la velocità si riduce a 10 m/s. Se, ricadendo, finisce in una buca profonda
20m, con quale velocità il corpo giunge sul fondo della buca ?
- (*) Una sfera di massa 1 kg viene lanciata alla velocità di 1 m/s contro una seconda
sfera di identica massa, appesa ad una fune inestensibile lunga 1 m. L’urto fra le due
sfere è perfettamente elastico. Calcolare quale angolo forma il pendolo quando la
seconda sfera è giunta alla sua massima quota.
Cinematica e Forze
- (*) Verificare che la velocità media in un percorso di 30 km di un’automobile che
percorre 15 km a 100 km/h e poi altri 15 alla velocità di 60 km/h non è 80 km/h, bensì
75 km/h.
- (*)Da un terrazzo di un grattacielo si lancia una palla verso l’alto con una velocità
iniziale di 10 m/s. Calcolare la quota (rispetto al terrazzo) a cui si trova la palla dopo
1, 2, 3, 4 secondi. Calcolare anche la quota a cui la velocità del la palla si annulla.
- Consideriamo un vulcano che sta eruttando ‘bombe’ di lava verso l’alto con una
velocità iniziale di 20 m/s. Quanto tempo dopo l’esplosione arrivano a terra?
- Guidi il motorino in una strada diritta a 20 m/s per 10 minuti, quindi a 10 m/s per
altri 10 minuti. La velocità media è uguale, maggiore o minore di 15 m/s? Verifica la
risposta data calcolando la velocità media. [ 15 m/s ]
- (*) I canguri viaggiano a una velocità di 65 km/h. Quanto spazio possono percorrere
saltando per due minuti? [ 2,2 km ]
- Calcola la velocità con cui crescono i tuoi capelli in km/h, sapendo che la crescita
dei capelli è di circa 1,5 cm al mese. [ 2 x 10 −8 km/h ]
- Ti trovi a 2,5 km da casa e corri verso casa ad una velocità di 10 km/h. Dopo 5
minuti di corsa a che distanza ti trovi da casa? [ 1,7 km ]
- La distanza fra la Terra e il Sole è di 1, 5 × 10 8 km. Quanto tempo impiegherebbe
a percorrere questa distanza un’automobile che viaggiasse a 100 km/h? [ Circa 170
anni ]
- Stai guidando l’automobile a 40 km/h, vedi un semaforo rosso, freni e ti fermi dopo
3 secondi. Quale è la tua decelerazione? Quanto spazio percorri prima di fermarti?
[ -3,7 m/s2 ; 17 m]
- Una pallina con massa pari a 500 g, inizialmente in quiete, viene lasciata cadere in
un pozzo di profondità 25 metri. Se si trascura l’attrito dell’aria, dopo quanto tempo
arriva sul fondo? [ 2,2 s ]
- Un’auto aziona i freni e decelera uniformemente con a= -3 m/s 2 . Dopo quanto
tempo si ferma se la sua velocità iniziale era di 30 km/h? [ 2,8 s ]
- Un treno si muove di moto uniformemente accelerato con a= 4 m/s 2 . Se la velocità
iniziale è zero, quanto tempo è necessario per percorrere 800 m? [20 s]
- Considera un moto uniformemente accelerato con a= 2 m/s 2 , s0 = 0 e v0 =20 km/h.
Costruisci la tabella ed il grafico spazio-tempo (approssima con un decimale).
- Un oggetto, inizialmente in quiete, cade da un’altezza di 20 m. Dopo quanto tempo
arriva al suolo? [ 2 s ]
- Un battello si muove lentamente dentro un porticciolo con una velocità costante di
1,5 m/s. Appena fuori dal porticciolo accelera di 2,4 m/s2. A quale velocità viaggerà
il battello dopo 5 secondi? [ 13,5 m/s ]
- Una pallina di massa pari a 50 g, inizialmente in quiete, viene lasciata cadere da 15
m di altezza. Se si trascurano gli effetti di attrito dell’aria, dopo quanto tempo arriva
al suolo? Cosa cambia se la pallina ha massa pari a 500 g? [ 1,7 s ]
- Lascio cadere un sasso in un pozzo e sento che arriva sul fondo dopo 2,5 secondi.
Quanto è profondo il pozzo? [ 30,6 m ]
- (*) La leggenda vuole che Isaac Newton sia stato colpito da una mela che cadeva
dall’albero, scatenando cos`ı il suo pensiero sulla gravitazione. Dai una stima della
velocità della mela quando colpì Newton. [ Se h=2m, v=6m/s ]
- Un vulcano lancia una bomba di lava dritto verso l’alto con una velocità iniziale di
23 m/s. Prendendo come positivo il verso rivolto in alto, determina la quota raggiunta
dalla bomba di lava dopo 2 secondi, e dopo 3 secondi. [ 26,4 m; 24,9 m ]
- Un’automobile con la massa di 950 kg si muove ad una velocità di 60 km/h. Il
conduttore aziona i freni per 15 secondi per arrestare il veicolo. Supponendo che la
forza applicata dai freni sia costante, calcolarne il valore.
- Un attimo prima di toccare il pavimento una palla di 300 g in caduta libera ha una
velocità di 60 cm/sec. La palla rimbalza con una velocità di 50 cm/sec. Che impulso
ha esercitato il pavimento sulla palla? [0,33 kg ·m/s]
Lavoro ed Energia
- (*) Consideriamo un’auto di massa 1000 kg con una velocità di 25 m/s che frena
fino a fermarsi. Se la forza d’attrito è 8000 N, determinare lo spazio di frenata.
- (*) Consideriamo l’auto che sta rallentando. La forza di attrito tra gli pneumatici e
la strada è di 8000 N ed agisce per 30 m. Se l’energia iniziale della macchina
è di 320 000 J, quale sarà la sua energia dopo 30 m di frenata?
- Fra i banchi di un supermercato spingi un carrello per 10 m applicando una forza di
20,0 N parallela allo spostamento. Quanto lavoro compi? [200 J]
-(*) Sollevi verticalmente una scatola di libri di 4 kg, che parte da ferma, per un tratto
di 1,5 m applicando una forza verso l’alto di 60 N. Trova il lavoro fatto dalla forza
applicata, il lavoro fatto dalla gravità, il lavoro totale fatto sulla scatola e il modulo
della velocità finale della scatola. [ 90 J; -59 J; 31 J; 3,9 m/s]
- Per fare spazio, fai scivolare sulla scrivania una pila di libri, senza sollevarla. La
massa complessiva dei libri è di 4,5 kg. Qual è il lavoro fatto dalla forza-peso durante
lo spostamento dei libri? Spiega perché. [0 J]
- Un’automobile di 1000 kg viaggia alla velocità di 50 km/h. Calcola la sua energia
cinetica [9, 6 × 10 4 J]
- Considera un alpinista di 80 kg che si trova sulla vetta di una montagna di 8000 m.
Calcola l’energia potenziale rispetto al livello del mare. [6, 2 × 10 6 J]
Urti e quantità di moto
- (*) Consideriamo un altro esempio illustrato Un camion che si muove con
velocità di 10 m/s urta un’auto in sosta. Dopo l’urto l’auto acquista una velocità di
15 m/sec. Se la massa del camion è 3000 kg e quel la del l’auto è 1000 kg, qual è la
velocità finale del camion?
- (*) Due autovetture sbattono contro una parete. La polizia rileva che i danni sono
praticamente identici. Uno degli autisti dice che viaggiava a 80 km/h, mentre l’altro,
con un automezzo di massa quadrupla, sostiene che andava a 20 km/h. Gli autisti
dicono entrambi la verità?
- (*) Consideriamo due pesci, uno dei quali con una massa 3 volte maggiore del
l’altro. Il pesce grosso si muove con una velocità di 2 m/sec e mangia il pesce piccolo
che è fermo. Qual è la velocità finale del pesce grosso (che contiene il piccolo nel la
pancia)?
- Una palla da calcio di massa 1,0 kg viaggia alla velocità di 99 km/h. Quanto vale la
sua quantità di moto? [28 kg ·m/s oppure 99 kg·km/h]
- Uno sciatore d’acqua di massa 80 kg è trainato da un motoscafo (massa del
motoscafo 550 kg) alla velocità di 36 km/h. Quanto valgono le quantità di moto dello
sciatore e del motoscafo? [8, 0 × 10 2 kg ·m/s; 5, 5 × 10 3 kg ·m/s]
- Un pallone di 1,0 kg urta un muro alla velocità di 50 km/h, rimbalza e torna indietro alla stessa velocità . Qual è la variazione della quantità di moto del pallone?
[28 kg ]
- Una pattinatrice su ghiaccio di massa 58 kg è inizialmente ferma. Le viene lanciata
una palla di massa 2 kg con velocità pari a 20 km/h. La pattinatrice afferra la palla.
Qual è la velocità finale del sistema pattinatrice pi `u palla? [(2/3) km/h]
- Una locomotiva ha una massa 5 volte più grande della massa di un carrello. La
locomotiva, in moto con velocità di 10 km/h, urta contro il carrello fermo. Dopo
l’urto locomotiva e carrello proseguono il moto con la stessa velocità . Quale? [8,3
km/h]
- Un fucile di 4 kg è fermo su un tavolo quando, improvvisamente, spara un proiettile
di 3 g con una velocità di 60 m/sec. Con che velocità rincula il fucile? [-0,045 m/s]
- Un’auto con velocità 30 km/h e massa 300 kg si scontra con un’auto in sosta di
massa 200 kg. Trascurando gli attriti e supponendo che le due auto dopo l’urto si
muovano insieme, calcolarne la velocità . [18 km/h]
