II Prova scritta di Fisica ( Scienze Biologiche )
Nome e Cognome:
Aprile 23, 2004
Gruppo:
Problema 1 (1 punto)
Una membrana biologica ha uno spessore d = 0.1micron ( 10-5 cm = 10-7m) e una differenza di
potenziale tra i due lati della membrana di 100mV. La costante dielettrica e’ ε = 9ε0=80 x10-12 ( SI).
Calcolare la quantita’ di carica Q separata da 1 cm2 ( 10-4m2) di membrana assimilando la
membrana ad un dielettrico di un condensatore a facce piane e parallele.( in Coulomb ).
Problema 2 (2 punti)
Una lente sottile, convergente e simmetrica, forma di un oggetto una immagine reale di altezza 2cm,
posta a una distanza di 30 cm dalla lente. La distanza focale della lente è 15cm. Trovare a quale
distanza dalla lente è posto l’oggetto e quale e’ la sua altezza. Disegnare un diagramma con la
costruzione dell’immagine.
Prolema 3. (2 punti)
Nel circuito elettrico mostrato in figura sono presenti un generatore con resistenza interna
r = 5 Ohm e forza elettromotrice e= V= 10 Volt e tre resistenze : R1 =R2= R3 = 10 Ohm . Il circuito
e’ munito di due tasti che permettono il passaggio di corrente solo quando sono chiusi.
T1
B
A
r
V= 10 Volt
R2
R3
I
T2
R1
a) Quando T1 e’ aperto e T2 e’ chiuso la d.d.p VA-VB =
b) Quando entrambi i tasti sono chiusi la corrente attraverso il generatore e’ I =
c) Quando T2 e’ chiuso e T1 e’ aperto I =
d) Calcolare la potenza dissipata per effetto Joule sulla resistenza R2 nel caso b) (in Watt).
Problema 4.(1 punto)
Un atomo emette un fotone nella transizione da uno stato eccitato ad energia E2 = - 11,5 eV ad uno
stato fondamentale ad energia E1= - 12,5 eV. Calcolare la lunghezza d’onda della radiazione emessa
( in micron) . Di che radiazione si tratta? Sottolineate la risposta esatta tra le seguenti:
a) Microonde b) Infrarossi c) Visibile d) Ultravioletti e) Radiazione X
Problema 5 (1 punto)
a) Calcolate la distanza minima d ( reciproco del potere separatore) di due particolari che puo’
risolvere un microscopio in aria ( n=1 ) che usa luce verde ( λ = 0.5 micron = 0.5 . 10 –4 cm )
e che ha un semiangolo di apertura del cono α= 30 0 .
b) Se l’acuita’ visiva dell’osservatore corrisponde ad un angolo minimo di visuale al punto
prossimo di α = 2’ ( due primi pari a 5,8 10-4 rad ) quale e’ il minimo ingrandimento del
microscopio necessario per sfruttare interamente il potere separatore calcolato al punto a)
.
Problema 6 ( 1 punto)
Una spira costituita da un filo di rame racchiudente un’area A = 0,2 m2 e’ immersa in un campo
magnetico B = 2 Tesla con le linee del campo parallele al piano della spira. Supponiamo di ruotare
la spira di 90 gradi intorno ad un asse passante per il piano della spira stessa in un tempo di 0,2
secondi. Calcolare la forza elettromotrice indotta nella spira in Volt .
B
A
Problema 7 ( 1 punto)
Calcolare la lunghezza d’onda di una onda sonora in aria e di una onda elettromagnetica nel vuoto
entrambi aventi una frequenza di 10 4 Herz..( in metri)
Formulario
OTTICA e ACUSTICA :
νλ = v ;
s = A sen 2π ( t/T – x/ λ )
v =360m/s ( velocita’ del suono in aria)
n1/p + n2 /q = (n1 – n2)/ R ; 1/p + 1/q = 1/f ; 1/f = (n-1) ( 1/R1 – 1/R2 ); G = y’/y = q/p
d = λ/(2 n senα) ;
G =Gob Goc = D do / f1 f2 ;
seni/senr = n12
∆p = f12f22 /(D2 (do +f2)) do =25cm
c = 3 108 m/sec
n = c/v
ELETTRICITA’ E CORRENTI CONTINUE
F= 1/4πε0εr Q1Q2/r2 ; E= F/q ; V=U/q ;
C=Q/V ;
C= ε S/d ;
i =q/t ;
L = i2Rt =iVt= V2t/R
v= µqE ;
E=V/d
J = i/S = σ E ;
VA-VB = i R ; R= ρ d/S ; ρ=1/σ
Q=0,24 L ( Q in calorie e L in Joule) ; P= L/t
µ=1/( 6πηr)
( Effetto Joule)
( Elettroforesi)
MAGNETISMO E CORRENTI ALTERNATE
F= µ0 i1i2l / (2πd )
B= µ0 i1/(2 πd)
Φ =BS cosα
I=V/Lω
B= µ0i/(2R)
f.e.m = - ∆Φ/∆t
Z=(R2+[Lω-1/Cω]2)1/2
I=VCω
B=µ0in
Φ=Li
I=V/Z
ω=1/(LC)1/2
FISICA MODERNA
νλ = c ( nel vuoto)
∆p ∆x ≥ h ;
v=c/n ( in un mezzo di indice di rifrazione n)
E = hν ;
E2-E1 = h ν;
I = σ T4 (legge di Stefan) ;
( h = 6.67x10-34 J.s)
λm = 0.3/T (cm/Kelvin) ( legge di Wien)
( σ = 1.36x10-12 cal/cm2/sec/K4)
hν = hν0 + ½ m v2 ; ( Effetto fotoelettrico)
( e = 1.6x10-19 Coulomb)
( c= 3x108 m/s)
(1 eV= 1.6 x 10-19 Joule)
