CLASSI PRIME 2013/14

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE G.B. GRASSI CLASSI PRIME 2013/14 INDICAZIONI DI LAVORO PER LA SOSPENSIONE DEL GIUDIZIO IN FISICA Liceo scientifico e liceo delle scienze pplicte In relzione lle esigenze del secondo nno di corso, si segnl l necessità di un soddisfcente conoscenz dei contenuti del progrmm di seguito indicto; durnte il periodo estivo dovri rivedere con ttenzione si l teori che l su ppliczione, trmite lo svolgimento di esercizi e problemi. Poniti l obiettivo di ssimilre i contenuti indicti, curndo con prticolre ttenzione il linguggio utilizzto e l chirezz dell esposizione. Oltre l mnule di fisic (G. Ruffo, Fisic Lezioni e problemi, Znichelli), ti serviri del mterile che trovi sul sito del liceo. Ad inizio settembre dovri sostenere un prov scritt (sugli rgomenti indicti, durt un or e mezz) per stbilire se hi colmto le lcune nell tu preprzione. PROGRAMMA 1. Introduzione ll fisic ed elementi di bse di mtemtic Di che cos si occup l fisic? Costruzione grfici (nche con Ecel). Gli errori nei grfici. Proporzionlità dirett e dipendenz linere. Potenze di dieci. Formule inverse. 2. L misur delle grndezze fisiche Il linguggio dei numeri (l notzione scientific, l ordine di grndezz di un numero, l rrotondmento di un numero). Misurbilità di un grndezz. Misure dirette e misure indirette. Il concetto di unità di misur, scelt dello strumento e del cmpione. Errori di misur. Errore connesso d ogni misur, tipi di errore. Misurzioni eseguite un sol volt. Misurzioni ripetute lcune volte (medi e semidispersione mssim). Cenni ll nscit ed ll evoluzione nel tempo dei sistemi di unità di misur. Il Sistem Internzionle di unità di misur, SI. Unità fondmentli e unità derivte del SI. Il clibro cursore. L errore connesso ll misur con uno strumento preciso; crtteristiche di uno strumento di misur. L propgzione degli errori nelle misure indirette. Cifre significtive. Notzione esplicit e notzione implicit dell errore. Le grndezze fisiche. L misur di lunghezze, ree e volumi. L misur dell mss. Misure di densità. 3. I vettori Grndezze sclri e grndezze vettorili. Un esempio di vettore: lo spostmento. Definizione di vettore. Elementi di clcolo vettorile: somm di vettori (metodi punt-cod e del prllelogrmm), prodotto di un vettore per uno sclre, vettore opposto di un vettore dto, differenz di due vettori, scomposizione di un vettore lungo due direzioni ssegnte; versori, notzione crtesin di un vettore. 4. Il moto Grndezze cinemtiche: posizione, spostmento, velocità. Scelt del sistem di riferimento e ruolo delle condizioni inizili. Formulzione cinemtic del principio di inerzi, sistemi di riferimento inerzili. Reltività del moto, principio di reltività. Il grn nvilio di Glileo. L cinemtic del moto rettilineo uniforme: velocità medi e velocità medi sclre, equzione orri, digrmm orrio, legge dell velocità e reltivi grfici. Moto rettilineo uniforme trtti: dl grfico (s-t) l grfico (v-t) e vicevers. Rdinti. Moto circolre uniforme: definizione di periodo, frequenz, velocità ngolre, velocità tngenzile. Accelerzione centripet. 5. Le forze Le forze cmbino l velocità. L misur delle forze. L forz peso. L forz elstic. L forz d ttrito. Equilibrio del punto mterile. L equilibrio su un pino inclinto. 6. L equilibrio dei fluidi Pressione. L pressione nei liquidi. Principio di Pscl e legge di Stevin. L spint di Archimede. Misur dell pressione tmosferic. Diverse unità di misur dell pressione e reltivi fttori di conversione (tm, br, mbr, mmhg, kg P /cm 2 ). 1

2 Mterile di riferimento: dl libro di testo: Nelle pgine segnlte ci sono numerosi problemi svolti. Esminli con prticolre ttenzione! Dopo ver studito l teori, esmin con ttenzione nche le pgine Per collegre le idee ll fine di ogni unità PARTE A Pgine A7, A11, A15, A19, A23, A27, Test e quesiti online (richimo pg. A31), A33 n , A34, A36, A38, A39, A59, A64, A69, A73 (trnne 8 e 9), A77 (trnne e 16), A81, A85, A89, A97, A98, A100, A101, A102, Problemi rissuntivi (richimo pg. A102) PARTE B Pgine B5, B19, B25, B26, B27, B35, B39, B45, B49, d B53 B58. PARTE C Pgine C5, C9, C26 n.1-2-3, C28, C29, C30 n , C40, C41, C54, C55 PARTE D Pgin D5 Altro mterile: L misur delle grndezze fisiche. 1.Il litro serve misurre il volume? Apprtiene l SI? A qunti m 3 corrisponde? 2.Un girdischi 45 giri/minuto h compiuto 18 giri. Qunti secondi sono pssti?qunti giri frà nello stesso tempo il pitto di un girdischi 33 giri/minuto? 3.Trsformre:. 15 μs in megsecondi, millisecondi, tersecondi; [ Ms; ms; Ts] b km in millimetri, in picometri, in ttometri, in petmetri; [1, mm; 1, pm; 1, m; 1, Pm] c. 1,32 Gg in kilogrmmi, in milligrmmi, in meggrmmi, in egrmmi; [1, kg; 1, mg; 1, Mg; 1, Eg] 4.Trsformre: dm 2 in megmetri qudrti, in micrometri qudrti, in kilometri qudrti; [1, Mm 2 ; 1, μm 2 ; 1, km 2 ] b. 350 cm 3 in metri cubi, in termetri cubi, in decimetri cubi, in gigmetri cubi. [3, m 3 ; 3, Tm 3 ; 3, dm 3 ; 3, Gm 3 ] 5.L velocità di un corpo vle 15 cm/s: esprimere tle vlore in metri l minuto, in kilometri ll'nno, in millimetri ll'or. [9 m/min; 4730,4 km/nno; 5, mm/h] 6.Scrivere le seguenti grndezze usndo i prefissi SI: ) m; b) 0,005 g; c) s. [1 Mm; 5 mg; 35 ks;] 7.Scrivere le seguenti grndezze usndo i prefissi SI: ) g; b) 0, m; c) 1000 W. [54 Mg; 0,3 μs; 1 kw] 8.Il rggio r di un circonferenz vle (33,8 ± 0,1) dm; clcolre l're del cerchio di rggio r con l'errore ssoluto corrispondente. [(3600 ± 70) dm 2 ] 9.Trovre l'ordine di grndezz in metri di:. l'ltezz di un lbero b. l'ltezz di un grttcielo di 50 pini 2

3 c. l distnz Milno-Torino d. lo spessore di un monet e. il dimetro di un bottigli di cqu minerle. [10 m; 10 2 m; 10 5 m; 10-3 m; 10-1 m] 10. Nelle seguenti espressioni è misurt in metri, t in secondi, v in metri l secondo, in metri l secondo qudrto. Determinre le unità SI per ciscun delle seguenti espressioni:. ; b. v v c. [s 3 m -1 ; s -1/2 ; m s; s 2 ; m 2 s; s 6 ] v d. e. 2 2 f L membrn cellulre h uno spessore di circ 7 nm; qunte membrne cellulri occorrono per ottenere un pil lt 1 cm? [1, ] Cinemtic Rispondere per iscritto i seguenti quesiti, utilizzndo per ciscuno non più di 10 righe: 1.Dre l definizione di sistem di riferimento. 2.Enuncire il principio di inerzi e definire i sistemi di riferimento inerzili. 3.Enuncire il principio di reltività. 4.Dre l definizione di triettori e di legge orri. 5. Il moto di un punto mterile è uniforme, quindi l triettori è rettiline": discutere l correttezz di tle ffermzione. 6.Ricvre l legge orri per il moto rettilineo uniforme. 7.Descrivere le crtteristiche del vettore velocità. 8.Descrivere quli informzioni possono essere ricvte dll'nlisi di un digrmm orrio. 9.Un prticell si muove su un rett; rispetto d un ssegnto punto di riferimento ess si trov nel punto di sciss +6,0 m ll'istnte inizile t 0 = 0,0 s, nel punto di sciss +3,0 m dopo 4,0 s, nel punto di sciss -2,0 m ll'istnte t = 12 s. Clcolre l velocità sclre medi durnte gli intervlli di tempo d 0,0 4,0 s, d 4,0 12 s e d 0,0 12 s. [-0,75 m/s; -0,63 m/s; -0,66 m/s] 10. Un ciclist percorre un primo trtto di 1,00 km in 1 minuto e 30,0 s, un secondo trtto di 2,50 km in 2 minuti e 50,0 s, un terzo trtto di 1,30 km in 1 min 40,0 s; clcolre le velocità medie su ciscuno dei trtti e l velocità medi complessiv. L velocità medi complessiv si può clcolre come medi delle velocità sui singoli trtti? [11,1 m/s; 14,7 m/s; 13,0 m/s; 13,3 m/s; no] 11. Due veicoli A e B si muovono uno incontro ll'ltro di moto rettilineo uniforme con velocità rispettivmente di 45,0 km/h e 54,0 km/h; d un certo istnte il veicolo A pss dl punto X, il veicolo B dl punto Y; se l distnz tr X e Y vle 247,5 km, clcolre dopo qunto tempo dl pssggio d X e Y i due veicoli si incontrno. [2 h 30 min] 12. All'istnte t 0 = 0,0 s due punti mobili A e B trnsitno per l'origine O di un sistem di ssi crtesini ortogonli; A si muove sull'sse e B sull'sse y. Se le velocità sono rispettivmente 6,0 m/s e 8,0 m/s, clcolre dopo qunto tempo l distnz tr i due punti vle 73 m. [7,3 s] 13. Due ciclisti A e B si muovono di moto uniforme su un percorso rettilineo, nello stesso senso, con velocità rispettivmente pri 24 km/h e 32 km/h; qundo B pss per il punto O, A h un vntggio di 18 km. Clcolre: ) il tempo che intercorre tr i pssggi di A e B d O; [45 min] b) dopo qunto tempo dl pssggio di A d O A srà rggiunto d B. [3 h] 14. Assumendo che l velocità del suono si pri 330 m/s, clcolre il tempo necessrio d un ereo che voli l doppio dell velocità del suono per coprire l distnz Milno-Rom, post ugule 600 km. [15,1 min] 15. Un rgzzo percorre 8m verso Nord e 6m verso Est. Il tempo impiegto nell intero percorso è 5s. Clcol l velocità medi e l velocità sclre medi. Disegn il vettore spostmento e il vettore velocità medi v 3

4 16. I due grfici in figur rppresentno le posizioni in funzione del tempo di due treni che corrono su due binri prlleli Descrivi i due movimenti I due treni hnno viggito con l stess velocità medi? Esiste un istnte, prim di t B in cui i due treni hnno l stess velocità? 17. Due crrellini prtono dlle estremità di un roti lung 2m e si muovono l uno verso l ltro con l velocità di 2m/s e 3 m/s, rispettivmente. Scegli un sistem di riferimento opportuno Scrivi l legge orri di ciscun crrellino e trcci il grfico delle due funzioni Clcol l istnte e l posizione in cui i due crrelli si incontrno 18. Un utomobilist distrtto pss un semforo rosso senz fermrsi e procede trnquillmente ll velocità di 10m/s. Un vigile motorizzto lo insegue, pssndo dllo stesso semforo 30s dopo,ll velocità di 20m/s. Automobilist e vigile viggino velocità costnte. Disegn il digrmm orrio di ciscuno dei due moti e determin dopo qunto tempo e qule distnz dl semforo il vigile rggiunge l utomobilist 19. All guid di un utomobile, dopo ver percorso un strd rettiline per 10 km 40 km/h, siete rimsti senz benzin. Avete quindi proseguito piedi, sempre nell stess direzione, per 2 km fino l prossimo distributore, dove siete rrivti dopo 30 minuti di cmmino.. Scrivere le equzioni orrie reltive ciscuno dei due percorsi, trccire un grfico posizione-tempo dell intero percorso e clcolre l velocità medi 20. Crlo percorre 6 km 80 km/h e i successivi 6 km 120 km/h. Qul è l su velocità medi? 21. Clcol l velocità medi e l velocità medi sclre del moto descritto dl grfico (s-t) ccnto. Disegn il corrispondente grfico (v-t). 22. Due treni prtono d due stzioni distnti 20 km dirigendosi uno verso l ltro rispettivmente ll velocità costnte di v 1 =50,00 km/h e v 2 =100,00 km/h. Dopo qunti minuti si incontrno? dove? 23. Prtendo dl grfico ccnto, reltivo l moto di un oggetto P, costruisci il corrispondente grfico (s-t), spendo che P si trov nel punto di sciss -5m l tempo t=0. Clcol l velocità medi di P nell intervllo che v d 4s 7s. In qule istnte P pss per l origine? (rispondi si gurdndo il grfico che con clcoli opportuni) 4

5 24. Un ruot pnormic di rggio 9,5 m compie un giro ogni 36 secondi. Determinre il modulo e l direzione dell ccelerzione di un psseggero qundo si trov nel punto più lto dell ruot e qundo si trov nel punto più bsso dell ruot. 25. Un stellite rtificile percorre, quot 5, m rispetto ll superficie terrestre, un orbit circolre con periodo ugule 94 min e 32 s. Spendo che il rggio medio dell Terr è di 6, m, quli sono l velocità e l ccelerzione centripet del stellite? 26. Un CD del dimetro di 13,3 cm, compie 3, giri l minuto. Quli sono periodo e l velocità ngolre del moto? A qule velocità si muove un punto sul bordo? 27. Se l ruot di un roulette gir d un fisst velocità ngolre, l relzione che esprime il modulo dell velocità v di un punto dell ruot in funzione dell distnz dl centro, è un proporzionlità dirett?. Per pportre gli ultimi ritocchi d un vso di terrcott, un vsio f compiere ll ruot 7,5 giri. A qunti rdinti equivle quest rotzione? Forze 1. L figur rppresent un pino inclinto di lunghezz 100 cm e ltezz incognit. Un forz F equilibr un corpo di 6,0 kg poggito su di esso. Esprimi come vri l intensità dell forz F necessri per tenere in equilibrio il corpo l vrire di e ed esegui un grfico di tle relzione riportndo in scisse e F in ordinte Clcol il vlore dell ltezz del pino se l forz equilibrnte è 12 N. Se invece fosse not h=100 cm, come vri l intensità dell forz F necessri per tenere in equilibrio il corpo l vrire dell lunghezz del pino? nche in questo cso esegui un grfico di tle relzione riportndo in scisse e F in ordinte. 2. Si consideri il pino inclinto senz ttrito. Si s che ll equilibrio l llungmento dell moll è 2,0 cm e che l costnte elstic vle 10 N/cm. Clcolre:. l forz elstic (disegnl) b. l componente dell forz peso prllel l pino (disegnl) c. l ltezz del pino inclinto 3. Descrivere un procedur sperimentle per determinre l costnte di elsticità di un moll. 4. Un chitt è trint lungo un fiume trmite due funi ggncite due utovetture che viggino lungo le rive del fiume; le funi formno un ngolo di 45,0 rispetto ll direzione di vnzmento e per fre vnzre l chitt è necessri un forz di 1800 N. Clcolre l forz esercitt su ciscuno dei gnci di trino. [ kn] 5. Clcolre l'intensità dell risultnte di due forze pplicte d uno stesso punto, di 7N e 24N rispettivmente, nei seguenti tre csi:. sono prllele ed equiverse b. sono prllele e di verso opposto c. formno un ngolo retto 6. Nell figur lto sono rppresentte tre forze che si fnno equilibrio, di cui F 1 h intensità 8N. Determinre le intensità di F 2 e F 3. 5

6 7. Un corpo di mss 10kg ppoggito su un pino orizzontle è pplict un forz di 20N che form un ngolo di 45 con l'orizzontle. Spendo che il coefficiente di ttrito sttico tr corpo e pino vle 0,2:scomponi l forz in un componente orizzontle ed un verticle e clcolne l'intensità. L forz riesce mettere in moto il corpo? Perché? 8. Due individui sostengono un crico di 300N medinte due funi disposte come in figur lto. Determinre l forz che deve essere pplict d ciscuno di essi. 9. Due blocchi di peso P1 e P2 sono ppoggiti i due pini inclinti rppresentti nell figur in lto sinistr. L'intensità di P1 vle 100N. Determinre l'intensità di P2 che, in ssenz di ttriti, consente l sistem di rimnere in equilibrio. 10. Un corpo di mss 10 kg è poggito su un pino orizzontle. Un secondo corpo è collegto l primo trmite un cord che pss in un crrucol e scende verticlmente trscinndo con sé il primo corpo. Nell'ipotesi in cui il pino bbi coefficiente di ttrito sttico pri 0,4 clcol l mssim mss del secondo corpo ffinché il sistem si in equilibrio. 11. Un moll di costnte elstic 20 N/m è poggit su un pino inclinto di 30 con coefficiente di ttrito 0,2. Se ll moll viene ttccto un corpo di mss 2 kg, determin di qunto si llung l moll perché il sistem si in equilibrio. 6