LICEO SCIENTIFICO STATALE “G. FERRARI” – BORGOSESIA

LAVORO ESTIVO DI FISICA -

consegnare gli esercizi svolti il giorno della prova.

Classe 2

Svolgi i seguenti esercizi (gli alunni col debito devono svolgere tutti gli esercizi; quelli senza debito ne possono svolgere la metà di ogni gruppo). Gli alunni con debito dovranno Gruppo 1: dinamica

1.

Su un corpo di massa m = 2 kg, agisce una forza costante F= 3 N orizzontale. Determinate il valore dell'accelerazione acquistata dal corpo in assenza di attriti (1.5 m/s2) e con un attrito di coefficiente 0,1. (0,52 m/s2) 2.

Determinate lo spazio percorso dal corpo dell'esercizio precedente in 20 s e la velocità da esso acquistata dopo 30 s nei due casi. ( s = 100 m; v = 15 m/s senza attrito) 3.

4.

Calcolate la forza che, agendo su un corpo la cui massa sia di 50 kg e il cui moto sia uniformemente accelerato, fa variare la velocità di questo ultimo da 20 a 36 km/h in 4 secondi.( F = 55.5 N) Su un corpo di massa m = 2 kg, agiscono due forze disposte perpendicolarmente di 3 N e 4N. Determinate il valore dell'accelerazione acquistata dal corpo in assenza di attriti e con un attrito di coefficiente 0,1. 5.

Determinate lo spazio percorso dal corpo dell'esercizio precedente in 20 s e la velocità da esso acquistata dopo 30 s nei due casi.

Gruppo 2: moto circolare uniforme

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L'albero di trasmissione di un motore ruota alla velocità di 3000 giri al minuto. Calcolate la velocità angolare. (314 rad/s) La velocità angolare di un volano è di 1.5 rad/s. Determinate l'accelerazione centripeta e la velocità tangenziale di un punto del volano posto a una distanza di 1.2 cm dall'asse di rotazione. 8.

Determinate la frequenza di rotazione e il periodo del punto del volano dell'esercizio precedente.

Gruppo 3: lavoro e energia

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Calcolate il lavoro compiuto da un muratore per trasportare un sacchetto di cemento di massa m = 50 kg a un'altezza di 15 m.( L = 7350 J ) Calcolate la potenza sviluppata dal muratore dell'esercizio precedente se ha compiuto l'operazione descritta in 2 minuti. (P = 61.25 W ) Un carrello del peso di 300 g è posto su un piano, inclinato di 30° e lungo 1.80 m. Calcolate il lavoro compiuto dalla forza di gravità per far percorrere al carrello tutta la lunghezza del piano.( L = 2.646 J) 12.

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Calcolate il lavoro necessario perché un'automobile avente una massa di 800 kg passi dalla quiete a una velocità di 20 m/s in 5 secondi. ( L = 160000 J) Calcolate l'energia cinetica posseduta dall'auto dell'esercizio precedente nell'istante in cui ha raggiunto la velocità di 10 m/s. ( E = 40000 J ) Dalla cima di un palazzo alto 30 m viene fatto cadere un corpo di massa m = 400 kg. Calcolate la sua energia potenziale, rispettivamente, a tale altezza e a 10 m dal suolo. (Ep1 = 117600 J; Ep2 = 39200 J) Un sasso di massa m = 2 kg ha, a una certa altezza, un'energia potenziale di 100 J. Calcolate la velocità con la quale arriva al suolo in caduta libera. A quale velocità un'auto di 900 kg acquista un'energia cinetica di 120000 J? (v=16.3 m/s )

Gruppo 4: termologia, termodinamica

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La lunghezza delle rotaie della linea ferroviaria Bari – Lecce è circa 155 km. Sapendo che per l’acciaio λ = 1,05 10 -5 °C -1 e supponendo che le rotaie siano saldate con continuità,

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calcolare di quanto varierebbe la lunghezza complessiva se la massima variazione stagionale di temperatura è di 40°C. [65,1 m] Una sbarra di ferro (coeff. di dilatazione lineare 12 10 sbarra diventa 1,005l 0 -6 °C -1 ) lunga l calcolare la temperatura dell’ambiente. [416,7°C] 0 alla temperatura di 0°C, viene posta in un ambiente alla temperatura di t °C. Sapendo che la lunghezza della Una sfera di rame, a 0°C, ha un volume di 100 cm 3 . Sapendo che a 80°C presenta un volume di 100,408 cm 3 , calcolare il coefficiente di dilatazione lineare del rame. [17 10 -6 °C -1 ] Nei termometri clinici a scala Celsius la temperatura di 37°C rappresenta il limite fra lo stato normale e lo stato febbrile del corpo umano. Calcolare tale limite per un termometro a scala Fahrenheit e per uno a scala Kelvin. [98,6°F; 310,15K] Un blocchetto di ghiaccio da 200 g viene tolto da un freezer a - 10°C (c portarlo alla temperatura di 15 °C? [19914 cal] ghiaccio = 0,487 cal/g°C) e posato su un piatto dove diventa acqua e raggiunge la temperatura di 15°C. Quanto calore ha ceduto l’ambiente al ghiaccio per farlo fondere (L = 79,7 kcal/kg) e poi Uno scaldabagno elettrico ha la potenza di 10 kW. Quanto tempo impiega a scaldare 160 l di acqua da 15°C a 45°C in assenza di dispersioni? [0,56 h] Ripeti il problema precedente nell’ipotesi che il 40% del calore prodotto dallo scaldabagno venga disperso. [0,78 h] In un recipiente termicamente isolato, vengono mescolati 0,2 l di acqua alla temperatura di 70 °C on 100 g di acqua alla temperatura di 40°C. Determina la temperatura di equilibrio, supponendo che la quantità di calore ceduta sia interamente assorbita. [60°C]

Gruppo 5: onde e luce

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Un’onda longitudinale ha frequenza 200Hz e lunghezza d’onda di 20 m. Calcola il periodo e la velocità di propagazione. [4000 m/s] Una sorgente puntiforme si trova a 3 m da una parete. Fra la sorgente e la parete, a 2 m dalla sorgente, è posta una moneta di raggio 2 cm. Calcola il diametro dell’ombra che si forma sulla parete. [6 cm] L’Alpha Centauri dista 4,3 a.l. dalla Terra. Qual è la distanza in km e quanto tempo impiega la luce ad arrivare sulla Terra? [4,07 10 13 km, 1,36 10 8 s] 28.

29.

Due specchi piani A e B sono disposti ad angolo retto. Un raggio luminoso che incide su A viene riflesso, incide su B e viene riflesso di nuovo. Rappresenta la situazione e dimostra che il secondo raggio è parallelo al primo raggio incidente. Un raggio luminoso incide su una lastra di vetro (n = 1,6) con un angolo di 40°. Viene in parte riflesso e in parte rifratto. Calcola: l’angolo di riflessione, l’angolo di rifrazione, la velocità di propagazione nel vetro. [40°; 23,7°; 1,88 10 8 m/s]

Gruppo 6: lenti e specchi

30.

Quanto nale il potere diottrico di una lente di distanza focale – 14 cm? Con questo tipo di lente si possono ottenere immagini ingrandite? Spiega perché. [- 7,1 diottrie; no] Da “Fisica!” – Caforio, Ferilli: p. 367 n° 14*, 25, 36, 39. * il testo riportato dal libro è incompleto: L’immagine virtuale di un telefonino, disposto perpendicolarmente all’asse ottico di uno specchio sferico concavo avente raggio di curvatura uguale a 120 cm, è 3 volte più alta dell’oggetto. Determina la distanza del telefonino e della sua immagine dallo specchio. E’ possibile raccogliere l’immagine del telefonino su uno schermo? [40 cm; -120 cm; no]