Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 27 Giugno 2013

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1 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 27 Giugno 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un proiettile di massa m = 1 g viene sparato dal bordo di una rupe, ad un altezza h = 65 m rispetto al livello del terreno, con una velocità iniziale v 0 = 50 m/s ed un angolo α rispetto all'orizzontale. Esso tocca il suolo nel punto P dopo un tempo t = 7.0 s. Determinare: a) quanto vale l'angolo α; b) la gittata d del proiettile in metri; c) l'altezza massima (in metri) raggiunta dal proiettile nel suo moto balistico; d) l'energia cinetica del proiettile nel momento in cui sta per toccare il suolo in P. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un gas perfetto viene portato da a a c lungo il cammino curvilineo tracciato in figura. Il lavoro compiuto dal gas è L 1 = -70 J ed il calore assorbito è Q 1 = -126 J. Lungo il cammino abc il calore assorbito è Q 2 = -152 J. Sapendo che P 1 = 2 P 0, determinare: a) il lavoro L 2 compiuto nel percorso abc; b) il lavoro L 3 compiuto nel cammino cda; c) il calore Q 3 assorbito nel percorso cda; d) la variazione di energia interna E = E c - E a tra i punti a e c del diagramma.

2 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Le linee equipotenziali e le linee di campo elettrico: non possono mai intersecarsi le une con le altre possono intersecarsi le une con le altre, ma linee equipotenziali non intersecano mai altre linee equipotenziali, così come linee di campo elettrico non intersecano altre linee di campo elettrico possono intersecarsi le une con le altre, così come linee equipotenziali possono intersecarsi con altre linee equipotenziali e linee di campo elettrico con altre linee di campo elettrico sono la stessa cosa, descritta con due nomi diversi 2. Una carica puntiforme genera, in un punto a distanza d da essa, un campo elettrico di intensità 32 N/C. Ad una distanza pari a 4d essa genera un campo di intensità: 128 N/C 2 N/C 512 N/C 8 N/C 3. Una carica puntiforme genera, in un punto a distanza d da essa, un potenziale elettrico pari a 10 V, avendo posto lo zero del potenziale all'infinito. Ad una distanza d/2 essa genera un potenziale pari a: 2.5 V 5 V 40 V 20 V 4. In un filo scorre una corrente I. Parallelamente al filo e con lo stesso verso della corrente si muove una carica elettrica positiva. La carica subisce una forza: diretta parallelamente al filo ed alla velocità nulla perpendicolare alla velocità ed al filo, diretta verso il filo perpendicolare alla velocità ed al filo, diretta lontano dal filo 5. La legge di Coulomb dell'elettrostatica e la legge della gravitazione universale di Newton appaiono molto simili tra loro, ma le forze elettrostatiche e gravitazionali differiscono essenzialmente perché: La dipendenza della forza dalla distanza è diversa nelle due leggi Le unità di misura delle forze ottenute sono diverse nelle due leggi Non vi è nessuna differenza Le forze gravitazionali, al contrario delle elettrostatiche, sono sempre attrattive

3 Esame scritto di Fisica I Corso di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 27 Giugno 2013 ESERCIZIO 1. [10 punti] Un blocco di massa M = 4.0 kg scende con attrito lungo un piano inclinato di un angolo β = 20 rispetto all'orizzontale, procedendo a velocità costante v = 2.0 m/s. Sapendo che il blocco percorre un tratto di lunghezza l = 7.0 m lungo il piano, calcolare: a) il coefficiente di attrito dinamico µ tra la rampa e il blocco; b) l'energia dissipata lungo il tragitto; c) il coefficiente di attrito dinamico µ 1 richiesto affinché il blocco si fermi alla fine del percorso. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un proiettile di massa m = 1 g viene sparato dal bordo di una rupe, ad un altezza h=65 m rispetto al livello del terreno, con una velocità iniziale v 0 = 50 m/s ed un angolo α rispetto all'orizzontale. Esso tocca il suolo nel punto P dopo un tempo t = 7.0 s. Determinare: a) quanto vale l'angolo α; b) la gittata d del proiettile in metri; c) l'altezza massima (in metri) raggiunta dal proiettile nel suo moto balistico; d) l'energia cinetica del proiettile nel momento in cui sta per toccare il suolo in P.

4 ESERCIZIO 3. [13 punti] Un gas perfetto viene portato da a a c lungo il cammino curvilineo tracciato in figura. Il lavoro compiuto dal gas è L 1 = -70 J ed il calore assorbito è Q 1 = -126 J. Lungo il cammino abc il calore assorbito è Q 2 = -152 J. Sapendo che P 1 = 2 P 0, determinare: a) il lavoro L 2 compiuto nel percorso abc; b) il lavoro L 3 compiuto nel cammino cda; c) il calore Q 3 assorbito nel percorso cda; d) la variazione di energia interna E = E c - E a tra i punti a e c del diagramma.

5 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 16 Luglio 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un arciere lancia una freccia di massa m F = 100 g, che urta una mela di massa m M = 200 g posta ad un'altezza h = 10 m su di un albero. L'albero dista d = 20 m dall'arciere (vedi figura). Supponendo che la freccia parta dal suolo con un angolo di lancio α = 30, determinare: 1. il modulo della velocità iniziale υ 0 impressa dall'arciere alla freccia (in metri al secondo); 2. il tempo di volo t del proiettile (in secondi), ovvero il tempo trascorso dal momento del lancio all'urto con la mela; 3. l'energia cinetica K (in joule) della freccia un istante prima dell'urto con la mela; Dopo l'urto, la freccia si conficca nella mela strappandola dall'albero. Da quel momento freccia e mela procedono uniti. Trascurando la quantità di moto perduta per strappare la mela, determinare: 4. la velocità υ' posseduta dal sistema freccia+mela un istante dopo l'urto (in metri al secondo). ESERCIZIO 2. [13 punti] Un cubo di ferro di lato l 0 = 10 cm, inizialmente alla temperatura T F = - 53 C, viene immerso in un volume V A = 1.0 litro di acqua, alla temperatura T A = 5.0 C. Assumendo che tutto il sistema sia termicamente isolato, determinare: 1. la temperatura T E all'equilibrio termico (in C), e lo stato fisico dell'acqua a tale temperatura; 2. la variazione di lunghezza l del lato del cubo di ferro (in mm) e di volume V dello stesso (in mm 3 ); Una volta all'equilibrio, si fornisce al sistema con un fornello una quantità di calore Q = 165 kj. 3. Quale sarà la nuova temperatura di equilibrio T E ' del sistema ed in che stato fisico si troverà l'acqua a questo punto? [Densità del ferro: ρ F = 7800 kg/m 3, densità dell'acqua: ρ A = 1000 kg/m 3, calore specifico del ferro: c F = 450 J/(kg C), calore specifico dell'acqua: c A = 4200 J/(kg C), calore specifico del ghiaccio: c G = 2100 J/(kg C), calore latente di solidificazione dell'acqua: L A = 330 kj/kg, coefficiente di dilatazione termica lineare del ferro: α F = C -1 ] ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Il volt è definito come: il rapporto tra l'ampere e il Coulomb. il rapporto tra il Joule e il Coulomb. il prodotto tra il Joule e l'ampere. nessuna delle altre risposte è corretta.

6 2. Come si deve interpretare, alla luce della presenza degli elettroni nella materia, il comportamento di un corpo solido che per strofinio tende a caricarsi positivamente? Il corpo tende a perdere cariche negative. Il corpo tende ad acquistare cariche positive. Il corpo tende ad acquistare cariche negative. Il corpo tende a perdere cariche positive. 3. Due cariche elettriche, q 1 e q 2, poste ad una distanza d l'una dall'altra, si attraggono con una forza F. Se si triplica l'intensità di entrambe le cariche, mantenendole sempre alla stessa distanza: La forza tra di esse si triplica. La forza tra di esse si divide per 9. La forza tra di esse rimane invariata. Nessuna delle precedenti risposte è corretta. 4. Si considerino due cariche elettriche, q 1 = C e q 2 = C, poste alla distanza d = 0.9 m. La forza F tra di esse è: attrattiva e vale F = 120 N. repulsiva e vale F = 120 N. attrattiva e vale F = 133 N. repulsiva e vale F = N. 5. L'unita di misura della costante k che compare nella legge di Coulomb è: N m 2 C -2. N. N m -2 C 2. N m 2 C -1.

7 Esame scritto di Fisica I Corso di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 16 Luglio 2013 ESERCIZIO 1. [10 punti] Un blocco di massa m = 4.0 kg viene lasciato scivolare su di un piano inclinato di un angolo β = 40 rispetto all'orizzontale (vedi figura), a partire da un punto di altezza h = 3.0 m, con velocità iniziale nulla. Il piano ha coefficiente di attrito dinamico µ d = 0.6. Al termine del piano inclinato c'è un tratto orizzontale liscio (senza attrito), al cui termine è posta una molla di costante elastica k = 10 4 N/m, contro cui il blocco va a spingere al termine del suo cammino. Determinare: 1. la velocità υ (in metri al secondo) con cui il blocco abbandona il piano inclinato; 2. la massima compressione x M (in metri) subita dalla molla nel fermare il blocco; 3. quale sarebbe la massima compressione x M ' (in metri) se il piano inclinato fosse invece privo di attrito. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un arciere lancia una freccia di massa m F = 100 g, che urta una mela di massa m M = 200 g posta ad un'altezza h = 10 m su di un albero. L'albero dista d = 20 m dall'arciere (vedi figura). Supponendo che la freccia parta dal suolo con un angolo di lancio α = 30, determinare: 1. il modulo della velocità iniziale υ 0 impressa dall'arciere alla freccia (in metri al secondo); 2. il tempo di volo t del proiettile (in secondi), ovvero il tempo trascorso dal momento del lancio all'urto con la mela; 3. l'energia cinetica K (in joule) della freccia un istante prima dell'urto con la mela; Dopo l'urto, la freccia si conficca nella mela strappandola dall'albero. Da quel momento freccia e mela procedono uniti. Trascurando la quantità di moto perduta per strappare la mela, determinare: 4. la velocità υ' posseduta dal sistema freccia+mela un istante dopo l'urto (in metri al secondo). ESERCIZIO 3. [13 punti] Un cubo di ferro di lato l 0 = 10 cm, inizialmente alla temperatura T F = - 53 C, viene immerso in un volume V A = 1.0 litro di acqua, alla temperatura T A = 5.0 C. Assumendo che tutto il sistema sia

8 termicamente isolato, determinare: 1. la temperatura T E all'equilibrio termico (in C), e lo stato fisico dell'acqua a tale temperatura; 2. la variazione di lunghezza l del lato del cubo di ferro (in mm) e di volume V dello stesso (in mm 3 ); Una volta all'equilibrio, si fornisce al sistema con un fornello una quantità di calore Q = 165 kj. 3. Quale sarà la nuova temperatura di equilibrio T E ' del sistema ed in che stato fisico si troverà l'acqua a questo punto? [Densità del ferro: ρ F = 7800 kg/m 3, densità dell'acqua: ρ A = 1000 kg/m 3, calore specifico del ferro: c F = 450 J/(kg C), calore specifico dell'acqua: c A = 4200 J/(kg C), calore specifico del ghiaccio: c G = 2100 J/(kg C), calore latente di solidificazione dell'acqua: L A = 330 kj/kg, coefficiente di dilatazione termica lineare del ferro: α F = C -1 ]

9 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 9 Settembre 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un pallone aerostatico sta sollevando verticalmente una cassa di massa m = 10.0 kg alla velocità υ 0 = 12.0 m/s, quando ad un'altezza h = 50.0 m la cassa si stacca dal pallone e precipita al suolo. 1. Con che velocità υ (in metri al secondo) essa giunge a terra? 2. Quanto tempo (t in secondi) impiega? Al suolo la cassa incontra un piano ammortizzato da una molla (vedi figura), di costante elastica k = N/m. La cassa comprime la molla fino a fermarsi, per poi essere da essa spinta di nuovo in aria. 3. Qual è la compressione massima x max (in metri) della molla nella sua opera di frenamento della cassa? ESERCIZIO 2. [13 punti] Una mole (n = 1) di gas perfetto monoatomico subisce una trasformazione ciclica che riporta il gas allo stato iniziale 1 dopo essere passato attraverso lo stato 2 e lo stato 3 (vedi figura). Sapendo che T 1 = 300 K, T 2 = 600 K e T 3 = 455 K e V 1 = 1 m 3, determinare: 1. il calore assorbito ed il lavoro compiuto nel tratto da 1 a 2, Q 12 e L 12 (in Joule); 2. il calore assorbito ed il lavoro compiuto nel tratto da 3 a 1, Q 31 e L 31 (in Joule); Sapendo che nel tratto da 2 a 3 la trasformazione è adiabatica, determinarne 3. il calore assorbito ed il lavoro compiuto, Q 23 e L 23 (in Joule). [Costante universale dei gas: R = 8.31 J/(K mol)]

10 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Nel Sistema Internazionale l'energia potenziale elettrica si misura in: Watt. Joule. Volt. Joule/Coulomb. 2. Perché due linee del campo elettrostatico non possono mai intersecarsi? Perché il campo elettrostatico è conservativo. Perché il potenziale elettrostatico è un campo scalare. Perché il campo elettrico ha in ogni punto una sola direzione. Perché il potenziale elettrostatico ha in ogni punto un sol valore. 3. Perché, in condizioni statiche, il campo elettrico in prossimità di un conduttore è perpendicolare alla superficie del conduttore? Perché altrimenti il potenziale del conduttore sarebbe costante. Perché altrimenti le cariche libere del conduttore si muoverebbero. Perché il campo elettrico è conservativo. Per la presenza della forza di Lorentz. 4. Si considerino due cariche elettriche, q 1 = C e q 2 = C, poste alla distanza d = 0.9 m. La forza F tra di esse è: attrattiva e vale F = 120 N. repulsiva e vale F = 120 N. attrattiva e vale F = 133 N. repulsiva e vale F = N. 5. Perché due linee equipotenziali non possono mai intersecarsi? Perché il campo elettrostatico è conservativo. Perché il potenziale elettrostatico è un campo scalare. Perché il campo elettrico ha in ogni punto una sola direzione. Perché il potenziale elettrostatico ha in ogni punto un sol valore.

11 Esame scritto di Fisica I Corsi di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 9 Settembre 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un pallone aerostatico sta sollevando verticalmente una cassa di massa m = 10.0 kg alla velocità υ 0 = 12.0 m/s, quando ad un'altezza h = 50.0 m la cassa si stacca dal pallone e precipita al suolo. 1. Con che velocità υ (in metri al secondo) essa giunge a terra? 2. Quanto tempo (t in secondi) impiega? Al suolo la cassa incontra un piano ammortizzato da una molla (vedi figura), di costante elastica k = N/m. La cassa comprime la molla fino a fermarsi, per poi essere da essa spinta di nuovo in aria. 3. Qual è la compressione massima x max (in metri) della molla nella sua opera di frenamento della cassa? ESERCIZIO 2. [13 punti] Una mole (n = 1) di gas perfetto monoatomico subisce una trasformazione ciclica che riporta il gas allo stato iniziale 1 dopo essere passato attraverso lo stato 2 e lo stato 3 (vedi figura). Sapendo che T 1 = 300 K, T 2 = 600 K e T 3 = 455 K e V 1 = 1 m 3, determinare: 1. il calore assorbito ed il lavoro compiuto nel tratto da 1 a 2, Q 12 e L 12 (in Joule); 2. il calore assorbito ed il lavoro compiuto nel tratto da 3 a 1, Q 31 e L 31 (in Joule); Sapendo che nel tratto da 2 a 3 la trasformazione è adiabatica, determinarne 3. il calore assorbito ed il lavoro compiuto, Q 23 e L 23 (in Joule). [Costante universale dei gas: R = 8.31 J/(K mol)]

12 ESERCIZIO 3. [10 punti] Un ragazzo tira una cassa poggiata su un pavimento ruvido orizzontale usando una corda inclinata di un angolo θ = 30 rispetto alla direzione di moto. Se la forza applicata dal ragazzo ha modulo F = 50 N, la massa della cassa è M = 5.0 kg ed il coefficiente di attrito dinamico tra cassa e pavimento è µ = 0.6, determinare: 1. quanto lavoro L (in Joule) compie il ragazzo per spostare la cassa di un tratto x = 15 m; 2. qual è la velocità υ (in metri al secondo) della cassa alla fine di questo tragitto.

13 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 4 Novembre 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un'automobile di massa M A = 1000 kg viaggia ad una velocità costante di modulo υ 0 = 100 km/h lungo il rettilineo della pista in figura. Al termine del rettilineo vi è una curva semicircolare di raggio R = 10.0 m. Considerando che l'impianto frenante della macchina è in grado di fornire una decelerazione a = g (accelerazione di gravità), e che il coefficiente d'attrito tra ruote ed asfalto è µ = 0.80, determinare: 1. a che distanza minima x min (in metri) dalla curva il conducente dovrà iniziare a frenare per non uscire di strada? 2. Qual è il corrispondente lavoro totale L (in Joule) compiuto dalle forze d'attrito nel rallentare l'auto? Dopo aver percorso la curva a velocità costante, l'auto trova un ostacolo in carreggiata, di massa M O = 300 kg, contro cui urta. 3. Se auto ed ostacolo, dopo l'urto, rimangono incastrati e procedono congiuntamente, quale sarà la loro velocità v F (in m/s)? ESERCIZIO 2. [13 punti] Tre moli (n = 3) di gas perfetto monoatomico alla temperatura T 1 = 273 K ed alla pressione P 1 = 10 5 Pa vengono fatte espandere a pressione costante fino a raggiungere un volume V 2 = 3 V 1 (tratto da 1 a 2 in figura). Calcolare: 1. il calore assorbito Q 12 ed il lavoro compiuto L 12 dal gas (in Joule); 2. il volume V 2 (in m 3 ); Successivamente, il gas compie una trasformazione isoterma che lo riporta al volume iniziale V 1. (tratto da 2 a 3 in figura). 3. Determinare la pressione finale P 3 (in Pa) e la variazione di entropia S 23 (in J/K), approssimando a tal fine la pressione nell'isoterma con il valor medio tra P 2 e P 3. [Costante universale dei gas: R = 8.31 J/(K mol)]

14 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Una carica elettrica q = C si muove con velocità v = 100 m/s in direzione perpendicolare ad un campo magnetico di intensità B = 1 T. La forza che il campo esercita sulla carica ha modulo pari a: 0.3 N/C N. 0 N. 0.3 N. 2. In un lungo filo rettilineo scorre una corrente elettrica. A distanza d = 2 m dal filo il campo magnetico da esso generato ha intensità B = 2 T. Ad una distanza pari a 6 metri il campo ha intensità: 6 T. 18 T T T. 3. In condizioni statiche, il campo elettrico interno ad un conduttore: è ovunque nullo. è non nullo e perpendicolare alla superficie del conduttore. è nullo in modulo ma non in verso. è nullo in verso ma non in modulo. 4. Si considerino due cariche elettriche, q 1 = C e q 2 = C, poste alla distanza d = 0.1 m. La forza F tra di esse è: repulsiva e vale F = 650 N. attrattiva e vale F = 65 N. repulsiva e vale F = 65 N. repulsiva e vale F = N. 5. Perché due linee di campo elettrico non possono mai intersecarsi? Perché il campo elettrostatico è conservativo. Perché il campo elettrostatico è vettoriale. Perché il campo elettrostatico ha in ogni punto una sola direzione. Perché il potenziale elettrostatico ha in ogni punto un sol valore.

15 Esame scritto di Fisica I Corsi di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 4 Novembre 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un'automobile di massa M A = 1000 kg viaggia ad una velocità costante di modulo υ 0 = 100 km/h lungo il rettilineo della pista in figura. Al termine del rettilineo vi è una curva semicircolare di raggio R = 10.0 m. Considerando che l'impianto frenante della macchina è in grado di fornire una decelerazione a = g (accelerazione di gravità), e che il coefficiente d'attrito tra ruote ed asfalto è µ = 0.80, determinare: 1. a che distanza minima x min (in metri) dalla curva il conducente dovrà iniziare a frenare per non uscire di strada? 2. Qual è il corrispondente lavoro totale L (in Joule) compiuto dalle forze d'attrito nel rallentare l'auto? Dopo aver percorso la curva a velocità costante, l'auto trova un ostacolo in carreggiata, di massa M O = 300 kg, contro cui urta. 3. Se auto ed ostacolo, dopo l'urto, rimangono incastrati e procedono congiuntamente, quale sarà la loro velocità v F (in m/s)? ESERCIZIO 2. [13 punti] Tre moli (n = 3) di gas perfetto monoatomico alla temperatura T 1 = 273 K ed alla pressione P 1 = 10 5 Pa vengono fatte espandere a pressione costante fino a raggiungere un volume V 2 = 3 V 1 (tratto da 1 a 2 in figura). Calcolare: 1. il calore assorbito Q 12 ed il lavoro compiuto L 12 dal gas (in Joule); 2. il volume V 2 (in m 3 ); Successivamente, il gas compie una trasformazione isoterma che lo riporta al volume iniziale V 1. (tratto da 2 a 3 in figura). 3. Determinare la pressione finale P 3 (in Pa) e la variazione di entropia S 23 (in J/K), approssimando a tal fine la pressione nell'isoterma con il valor medio tra P 2 e P 3. [Costante universale dei gas: R = 8.31 J/(K mol)]

16 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. In un punto della sua traiettoria, un oggetto ha velocità istantanea pari a zero. La sua accelerazione in quell'istante è: Nulla. Perpendicolare alla traiettoria. Massima. Non si può concludere nulla sull'accelerazione. 2. In un punto della sua traiettoria, un oggetto ha accelerazione istantanea pari a zero. La sua velocità in quell'istante è: Nulla. Perpendicolare alla traiettoria. Non si può concludere nulla sulla velocità. Nessuna delle altre risposte. 3. E' possibile utilizzare un corpo più caldo per raffreddare un corpo più freddo? No, è impossibile per il secondo principio della termodinamica. No, è impossibile per il primo principio della termodinamica. Sì, a patto che l'entropia totale diminuisca. Sì, a patto che venga compiuto un opportuno lavoro. 4. La temperatura assoluta di un corpo: Può assumere qualsiasi valore, positivo o negativo. Ha un valore minimo. Ha un valore massimo. Ha sia un valore minimo che un valore massimo. 5. Forze di risultante non nulla agiscono su un corpo. Il lavoro totale fatto da queste forze è: Sempre diverso da zero. Sempre nullo. Sempre nullo, a meno che la velocità sia costante. Diverso da zero, a meno che la risultante sia perpendicolare al moto.

17 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 25 Novembre 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Uno sciatore (M = 70kg) parte da fermo dalla sommità di un trampolino di altezza H = 20m (vedi figura) e se ne distacca al termine dello stesso da una quota h = 5m, con una velocità che in quel momento forma un angolo α = 45 con l'orizzontale. Determinare: 1. la quota massima q (in metri) raggiunta dallo sciatore nel suo moto di caduta al suolo; 2. la distanza orizzontale d (in metri) tra il punto P in cui tocca il suolo ed il punto in cui lascia il trampolino. Immediatamente dopo essere atterrato in P, lo sciatore procede lungo la superficie orizzontale con una velocità υ 1 pari in modulo alla sola componente x del vettore velocità un istante prima dell'impatto. Se il coefficiente di attrito tra gli sci ed il piano è µ d = 0.05, determinare: 3. lo spazio s (in metri) percorso dallo sciatore a partire da P prima di arrestarsi. ESERCIZIO 2. [13 punti] Una quantità di elio gassoso (approssimabile come un gas perfetto monoatomico) di massa m = 1kg è posto in un recipente ermetico alla temperatura T = 290K ed alla pressione P = 101kPa. Tramite un pistone esso viene successivamente compresso adiabaticamente fino ad un volume pari ad un terzo di quello iniziale, alla pressione P F = 630kPa. Determinare: 1. volume finale V F del gas (in m 3 ); 2. temperatura finale T F del gas (in K). All'interno del recipiente è presente un cubetto di alluminio di lato l 0 = 1cm. 3. Calcolare, alla temperatura finale T F, la variazione di densità ρ del cubetto causata dalla dilatazione termica (in kg/m 3 ). [Costante universale dei gas: R = 8.31 J/(K mol); massa di una mole di elio: m He = kg; coefficiente di dilatazione termica lineare dell'alluminio: α= K -1 ; densità dell'alluminio a 290K: ρ 0 = kg/m 3 ]

18 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Una carica elettrica q = C si muove con velocità v = 200 m/s in direzione perpendicolare ad un campo magnetico di intensità B = 0.25 T. La forza che il campo esercita sulla carica ha modulo pari a: 0.3 N/C N. 0 N. 0.3 N. 2. In un lungo filo rettilineo scorre una corrente elettrica. A distanza d = 1 m dal filo il campo magnetico da esso generato ha intensità B = 0.4 T. Ad una distanza pari a 3 metri il campo ha intensità: 3.6 T. 1.2 T T T. 3. Una carica puntiforme genera, in un punto a distanza d da essa, un potenziale elettrico pari a 20 V, avendo posto lo zero del potenziale all'infinito. Ad una distanza d/2 essa genera un potenziale pari a: 5 V. 10 V. 80 V. 40 V. 4. Si considerino due cariche elettriche, q 1 = C e q 2 = C, poste alla distanza d = 0.1 m. La forza F tra di esse è: attrattiva e vale F = 720 N. attrattiva e vale F = 72 N. repulsiva e vale F = 72 N. attrattiva e vale F = N. 5. In un filo scorre una corrente I. Parallelamente al filo e con lo stesso verso della corrente si muove una carica elettrica positiva. La carica subisce una forza: diretta parallelamente al filo ed alla velocità. nulla. perpendicolare alla velocità ed al filo, diretta verso il filo. perpendicolare alla velocità ed al filo, diretta lontano dal filo.

19 Esame scritto di Fisica I Corsi di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 25 Novembre 2013 ESERCIZIO 1. [12 punti] Uno sciatore (M = 70kg) parte da fermo dalla sommità di un trampolino di altezza H = 20m (vedi figura) e se ne distacca al termine dello stesso da una quota h = 5m, con una velocità che in quel momento forma un angolo α = 45 con l'orizzontale. Determinare: 1. la quota massima q (in metri) raggiunta dallo sciatore nel suo moto di caduta al suolo; 2. la distanza orizzontale d (in metri) tra il punto P in cui tocca il suolo ed il punto in cui lascia il trampolino. Immediatamente dopo essere atterrato in P, lo sciatore procede lungo la superficie orizzontale con una velocità υ 1 pari in modulo alla sola componente x del vettore velocità un istante prima dell'impatto. Se il coefficiente di attrito tra gli sci ed il piano è µ d = 0.05, determinare: 3. lo spazio s (in metri) percorso dallo sciatore a partire da P prima di arrestarsi. ESERCIZIO 2. [12 punti] Una quantità di elio gassoso (approssimabile come un gas perfetto monoatomico) di massa m = 1kg è posto in un recipente ermetico alla temperatura T = 290K ed alla pressione P = 101kPa. Tramite un pistone esso viene successivamente compresso adiabaticamente fino ad un volume pari ad un terzo di quello iniziale, alla pressione P F = 630kPa. Determinare: 1. volume finale V F del gas (in m 3 ); 2. temperatura finale T F del gas (in K). All'interno del recipiente è presente un cubetto di alluminio di lato l 0 = 1cm. 3. Calcolare, alla temperatura finale T F, la variazione di densità ρ del cubetto causata dalla dilatazione termica (in kg/m 3 ). [Costante universale dei gas: R = 8.31 J/(K mol); massa di una mole di elio: m He = kg; coefficiente di dilatazione termica lineare dell'alluminio: α= K -1 ; densità dell'alluminio a 290K: ρ 0 = kg/m 3 ]

20 ESERCIZIO 3. [12 punti] La Terra (massa M T = kg) orbita intorno al Sole (massa M S = kg) lungo un'orbita approssimativamente circolare di raggio R = km (vedi figura). La Luna (massa M L = kg) orbita a sua volta intorno alla Terra lungo un'orbita circolare di raggio r = km. Determinare: 1. i moduli delle forze F S ed F T (in newton) di attrazione gravitazionale che Sole e Terra esercitano sulla Luna nel punto in cui essa è più lontana dal Sole; 2. i moduli delle forze F S ed F T (in newton) di attrazione gravitazionale che Sole e Terra esercitano sulla Luna nel punto in cui essa è più vicina al Sole; In questa seconda situazione, determinare inoltre: 3. a che distanza d dalla Terra dovrebbe essere posta la Luna lungo la congiungente i centri di Terra e Sole affinché le forze gravitazionali terrestri e solari agenti su di essa si equivalgano in modulo. [Costante di gravitazione universale G = Nm 2 /kg 2 ]

21 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 16 Dicembre 2013 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un oggetto di massa M = 1kg comprime di un tratto x = 10cm una molla di costante elastica k = 10 5 N/m, posta su un piano orizzontale privo di attrito. Ad un certo istante la molla viene rilasciata ed il corpo è spinto in avanti. Lungo il suo cammino esso incontra un piano inclinato di un angolo α = 30 e di lunghezza L = 50m (vedi figura), con coefficiente di attrito dinamico µ d = Con quale velocità υ (in m/s) il corpo abbandona la sommità del piano inclinato? 2. Quale quota y MAX (in metri) raggiunge il corpo nel successivo moto balistico? 3. Quanto dovrebbe valere il coefficiente di attrito dinamico affinché il corpo si fermi sulla sommità del piano inclinato? ESERCIZIO 2. [13 punti] Un cubetto di stagno ed uno di rame, entrambi di lato l 0 = 3cm, posti rispettivamente alle temperature T S = -200 C e T R = -150 C, vengono immersi in un volume V A = 1dm 3 d'acqua, inizialmente alla temperatura T A = 10 C. Assumendo che il sistema sia termicamente isolato 1. quale sarà la sua temperatura all'equilibrio T E (in C)? 2. Quale sarà la variazione di volume V dei cubetti di stagno e di rame (in cm 3 )? 3. Qual è la variazione totale di entropia S (in J/K) del sistema, nell'approssimazione di considerare la temperatura dei corpi, durante lo scambio di calore, pari al valor medio tra la temperatura inziale e quella finale? [Calore specifico dello stagno: c S = 0.23kJ/(kg C); calore specifico del rame c R = 0.39kJ/(kg C); calore specifico dell'acqua: c A = 4.2kJ/(kg C); calore specifico del ghiaccio c G = 2.1kJ/(kg C); coefficiente di dilatazione termica lineare dello stagno: a S = C -1 ; coefficiente di dilatazione termica lineare del rame: a R = C -1 ; densità dello stagno: ρ S = kg/m 3 ; densità del rame: ρ R = kg/m 3 ; densità dell'acqua: ρ A = 10 3 kg/m 3 ; densità del ghiaccio: ρ G = kg/m 3 ]

22 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Una carica elettrica q = C si muove con velocità v = 50 m/s in direzione parallela ad un campo magnetico di intensità B = 5 T. La forza che il campo esercita sulla carica ha modulo pari a: 1.25 N/C N. 0 N N. 2. In un lungo filo rettilineo scorre una corrente elettrica. A distanza d = 0.25 m dal filo il campo magnetico da esso generato ha intensità B = 0.04 T. Ad una distanza pari a 0.1 metri il campo ha intensità: T. 0.1 T T T. 3. Nel Sistema Internazionale, l'unità di misura del campo elettrico è: Joule/Coulomb. Volt. Watt. Newton/Coulomb. 4. Si ha una carica elettrica di intensità q 1 = C. Se pongo a distanza d = 0.5 m da essa una seconda carica q 2 e misuro una forza elettrostatica attrattiva F = 100N, la carica q 2 vale: C C C C. 5. Se si spezza a metà una calamita nel punto intermedio tra i due poli, si ottiene: una coppia di calamite più piccole, ciascuna con polo nord e polo sud. un polo nord separato da un polo sud. una coppia di dipoli elettrici. gli effetti magnetici spariscono e rimangono due pezzi di semplice metallo.

23 Esame scritto di Fisica I Corsi di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 16 Dicembre 2013 ESERCIZIO 1. [12 punti] Un oggetto di massa M = 1kg comprime di un tratto x = 10cm una molla di costante elastica k = 10 5 N/m, posta su un piano orizzontale privo di attrito. Ad un certo istante la molla viene rilasciata ed il corpo è spinto in avanti. Lungo il suo cammino esso incontra un piano inclinato di un angolo α = 30 e di lunghezza L = 50m (vedi figura), con coefficiente di attrito dinamico µ d = Con quale velocità υ (in m/s) il corpo abbandona la sommità del piano inclinato? 2. Quale quota y MAX (in metri) raggiunge il corpo nel successivo moto balistico? 3. Quanto dovrebbe valere il coefficiente di attrito dinamico affinché il corpo si fermi sulla sommità del piano inclinato? ESERCIZIO 2. [12 punti] Un cubetto di stagno ed uno di rame, entrambi di lato l 0 = 3cm, posti rispettivamente alle temperature T S = -200 C e T R = -150 C, vengono immersi in un volume V A = 1dm 3 d'acqua, inizialmente alla temperatura T A = 10 C. Assumendo che il sistema sia termicamente isolato 1. quale sarà la sua temperatura all'equilibrio T E (in C)? 2. Quale sarà la variazione di volume V dei cubetti di stagno e di rame (in cm 3 )? 3. Qual è la variazione totale di entropia S (in J/K) del sistema, nell'approssimazione di considerare la temperatura dei corpi, durante lo scambio di calore, pari al valor medio tra la temperatura inziale e quella finale? [Calore specifico dello stagno: c S = 0.23kJ/(kg C); calore specifico del rame c R = 0.39kJ/(kg C); calore specifico dell'acqua: c A = 4.2kJ/(kg C); calore specifico del ghiaccio c G = 2.1kJ/(kg C); coefficiente di dilatazione termica lineare dello stagno: a S = C -1 ; coefficiente di dilatazione termica lineare del rame: a R = C -1 ; densità dello stagno: ρ S = kg/m 3 ; densità del rame: ρ R = kg/m 3 ; densità dell'acqua: ρ A = 10 3 kg/m 3 ; densità del ghiaccio: ρ G = kg/m 3 ] ESERCIZIO 3. [12 punti] Un satellite geostazionario è un satellite che orbita intorno alla Terra ad una quota tale (circa 36000km) da compiere un giro completo nello stesso tempo che impiega la Terra per ruotare intorno al proprio asse (1 giorno = 24h). Sapendo che il Sole (M S = kg) ruota intorno al proprio asse in 25 giorni, determinare: 1. a quale distanza d dal Sole (in km) si dovrebbe porre un satellite affinché sia eliostazionario (ossia ruoti intorno al Sole in 25 giorni); 2. qual è il modulo della forza di attrazione gravitazionale F G (in N) che il Sole esercita sul satellite, supponendo quest'ultimo dotato di massa m = 500kg; 3. qual è il modulo della forza centripeta F c (in N) agente sul satellite. [Costante di gravitazione universale G = N m 2 /kg 2 ]

24 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 17 Gennaio 2014 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un'automobile (massa M = 1000 kg) procede lungo una strada rettilinea con velocità costante υ 0 = 144 km/h. Ad un certo istante il guidatore si accorge della presenza di un ostacolo in carreggiata (massa m = 200 kg), posto ad una distanza L = 100 m dall'automobile. Grazie ai suoi riflessi fulminei, dopo un lasso di tempo t = 0.2 s il guidatore inizia a frenare e la vettura rallenta con accelerazione a = -5 m/s Con che velocità υ (in m/s) l'automobile urterà l'ostacolo? Dopo l'urto, automobile ed ostacolo rimangono incastrati e procedono insieme, mentre i freni sono inutilizzabili. Se il coefficiente di attrito dinamico tra essi e l'asfalto vale µ d = 0.2, determinare: 2. la distanza percorsa d (in metri) da vettura ed ostacolo prima di arrestarsi; 3. il lavoro totale L a (in joule) compiuto dalla forza d'attrito. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un gas perfetto monoatomico (n = 3 moli) occupa inizialmente un volume V 1 = 1 m 3 ad una pressione P 1 = 10 kpa (punto A del grafico). Il gas compie una trasformazione che lo porta prima in B (V 2 = 2 m 3 e P 2 = 20 kpa), poi in C ed infine di nuovo al punto di partenza A. Determinare: 1. la temperatura del gas nei punti A, B, e C (in kelvin); 2. il lavoro totale L tot =L AB +L BC +L CA (in joule) compiuto dal gas nel ciclo completo; 3. il calore totale Q tot =Q AB +Q BC +Q CA (in joule) assorbito dal gas nel ciclo completo.

25 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Una carica elettrica puntiforme genera, in un punto a distanza d da essa, un campo elettrico pari a 12 N/C. Ad una distanza d/3 essa genera un campo elettrico di intensità: 36 N/C. 108 N/C. 4 N/C. 1.3 N/C. 2. In un lungo filo rettilineo scorre una corrente elettrica di 5 A. A distanza d = 0.25 m dal filo è posta una carica elettrica q = C. Sulla carica agisce una forza pari a: 2 N/C N. 0 N. 2 N. 3. Nel Sistema Internazionale, l'unità di misura del potenziale elettrostatico è: Coulomb/Joule. Volt. Watt. Newton/Coulomb. 4. Si ha una carica elettrica di intensità q 1 = C. Se pongo a distanza d = 0.1 m da essa una seconda carica q 2 e misuro una forza elettrostatica attrattiva F = 900N, la carica q 2 vale: C C C C. 5. La legge di Coulomb dell'elettrostatica e la legge della gravitazione universale di Newton appaiono molto simili tra loro, ma le forze elettrostatiche e gravitazionali differiscono essenzialmente perché: La dipendenza della forza dalla distanza è diversa nelle due leggi. Le unità di misura delle forze ottenute sono diverse nelle due leggi. Non vi è nessuna differenza. Le forze gravitazionali, al contrario delle elettrostatiche, sono sempre attrattive.

26 Esame scritto di Fisica I Corso di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 17 Gennaio 2014 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un'automobile (massa M = 1000 kg) procede lungo una strada rettilinea con velocità costante υ 0 = 144 km/h. Ad un certo istante il guidatore si accorge della presenza di un ostacolo in carreggiata (massa m = 200 kg), posto ad una distanza L = 100 m dall'automobile. Grazie ai suoi riflessi fulminei, dopo un lasso di tempo t = 0.2 s il guidatore inizia a frenare e la vettura rallenta con accelerazione a = -5 m/s Con che velocità υ (in m/s) l'automobile urterà l'ostacolo? Dopo l'urto, automobile ed ostacolo rimangono incastrati e procedono insieme, mentre i freni sono inutilizzabili. Se il coefficiente di attrito dinamico tra essi e l'asfalto vale µ d = 0.2, determinare: 2. la distanza percorsa d (in metri) da vettura ed ostacolo prima di arrestarsi; 3. il lavoro totale L a (in joule) compiuto dalla forza d'attrito. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un gas perfetto monoatomico (n = 3 moli) occupa inizialmente un volume V 1 = 1 m 3 ad una pressione P 1 = 10 kpa (punto A del grafico). Il gas compie una trasformazione che lo porta prima in B (V 2 = 2 m 3 e P 2 = 20 kpa), poi in C ed infine di nuovo al punto di partenza A. Determinare: 1. la temperatura del gas nei punti A, B, e C (in kelvin); 2. il lavoro totale L tot =L AB +L BC +L CA (in joule) compiuto dal gas nel ciclo completo; 3. il calore totale Q tot =Q AB +Q BC +Q CA (in joule) assorbito dal gas nel ciclo completo.

27 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. In un punto della sua traiettoria, un oggetto ha velocità istantanea pari a zero. La sua accelerazione in quell'istante è: Nulla. Perpendicolare alla traiettoria. Massima. Non si può concludere nulla sull'accelerazione. 2. In un punto della sua traiettoria, un oggetto ha accelerazione istantanea pari a zero. La sua velocità in quell'istante è: Nulla. Perpendicolare alla traiettoria. Non si può concludere nulla sulla velocità. Nessuna delle altre risposte. 3. E' possibile utilizzare un corpo più caldo per raffreddare un corpo più freddo? No, è impossibile per il secondo principio della termodinamica. No, è impossibile per il primo principio della termodinamica. Sì, a patto che l'entropia totale diminuisca. Sì, a patto che venga compiuto un opportuno lavoro. 4. La temperatura assoluta di un corpo: Può assumere qualsiasi valore, positivo o negativo. Ha un valore minimo. Ha un valore massimo. Ha sia un valore minimo che un valore massimo. 5. Forze di risultante non nulla agiscono su un corpo. Il lavoro totale fatto da queste forze è: Sempre diverso da zero. Sempre nullo. Sempre nullo, a meno che la velocità sia costante. Diverso da zero, a meno che la risultante sia perpendicolare al moto.

28 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 03 Marzo 2014 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un blocco di massa m = 2.0 kg si trova ai piedi di un piano inclinato (angolo di inclinazione α = 30 ) con coefficienti di attrito statico e dinamico, rispettivamente, µ s = 0.5 e µ d = 0.4. All'istante t = 0 viene applicata una forza di modulo F = N orizzontale, come mostrato in figura. Determinare: 1. se la forza è sufficiente a far salire il blocco vincendo la forza d'attrito statica; 2. in caso affermativo, l'accelerazione del blocco; 3. la forza orizzontale massima che può essere applicata senza che il corpo subisca accelerazioni. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un gas perfetto monoatomico (n = 5 moli) occupa inizialmente un volume V A = 1 m 3 ad una pressione P A = 10 kpa (punto A del grafico). Il gas compie la trasformazione ciclica descritta in figura, che lo porta prima in B (isoterma, V B = 2 m 3 ), poi in C (isocora, P C = P A ), poi in D (isoterma, V D = V A ) ed infine al punto di partenza A (isocora). Determinare: 1. pressione (in Pa), volume (in m 3 ) e temperatura (in K) del gas nei quattro vertici A, B, C, D; 2. il lavoro totale L tot (in joule) compiuto ed il calore totale Q tot (in joule) assorbito dal gas nel ciclo completo.

29 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Due cariche elettriche q 1 e q 2, poste ad una certa distanza, si attraggono con forza F. Quale delle seguenti modifiche delle due cariche, a parità di distanza, raddoppia la forza? q 1 /2 q 2. 2 q 1 q 2. q 1 /2 q 2 /2. 2 q 1 q 2 /2. 2. Il potenziale elettrico in un punto dello spazio è definito come: L'energia potenziale elettrica posseduta dalla carica di 1 C posta in quel punto. L'energia potenziale elettrica posseduta da un elettrone posto in quel punto. La forza agente su di un elettrone posto in quel punto. La forza agente sulla carica di 1 C posta in quel punto. 3. In quali delle seguenti situazioni il campo magnetico non produce nessuna forza su una carica elettrica? a) E' presente anche un campo elettrico; b) la carica si muove con velocità perpendicolare al campo magnetico; c) la carica si muove con velocità parallela al campo magnetico; d) la carica è ferma. a, b; a, c; b, d; c, d. 4. Un campo magnetico di intensità pari a 0.4 T agisce su una carica elettrica di 200 mc in moto con velocità di 300 m/s in direzione perpendicolare al campo. La forza di Lorentz è: N; 240 N; 24 N; 0 N. 5. Un filo rettilineo molto lungo, attraversato da una corrente elettrica, crea nello spazio circostante un campo magnetico le cui linee di forza sono: rette parallele al filo; rette ortogonali al filo e fra di loro parallele; circonferenze aventi per asse il filo; rette ortogonali al filo e convergenti in esso.

30 Esame scritto di Fisica I Corso di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 03 Marzo 2014 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un blocco di massa m = 2.0 kg si trova ai piedi di un piano inclinato (angolo di inclinazione α = 30 ) con coefficienti di attrito statico e dinamico, rispettivamente, µ s = 0.5 e µ d = 0.4. All'istante t = 0 viene applicata una forza di modulo F = N orizzontale, come mostrato in figura. Determinare: 1. se la forza è sufficiente a far salire il blocco vincendo la forza d'attrito statica; 2. in caso affermativo, l'accelerazione del blocco; 3. la forza orizzontale massima che può essere applicata senza che il corpo subisca accelerazioni. ESERCIZIO 2. [13 punti] Un gas perfetto monoatomico (n = 5 moli) occupa inizialmente un volume V A = 1 m 3 ad una pressione P A = 10 kpa (punto A del grafico). Il gas compie la trasformazione ciclica descritta in figura, che lo porta prima in B (isoterma, V B = 2 m 3 ), poi in C (isocora, P C = P A ), poi in D (isoterma, V D = V A ) ed infine al punto di partenza A (isocora). Determinare: 1. pressione (in Pa), volume (in m 3 ) e temperatura (in K) del gas nei quattro vertici A, B, C, D; 2. il lavoro totale L tot (in joule) compiuto ed il calore totale Q tot (in joule) assorbito dal gas nel ciclo completo.

31 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Un vettore, che rappresenta uno forza di modulo 40 N, forma con l'asse x un angolo di 135. Esso ha componenti lungo gli assi pari a: F x = 20 N e F y = -20 N. F x = -20 N e F y = -20 N F x = 20 N e F y = 20 N F x = -28 N e F y = 28 N 2. Un corpo, lanciato con velocità 2 m/s lungo un percorso rettilineo, inverte il suo moto ripassando per il punto di partenza con velocità -4 m/s nel tempo di 10 s. La sua accelerazione media è: -0.6 m/s m/s m/s 2. 2 m/s Un moto rettilineo uniforme è univocamente caratterizzato da: spazi percorsi proporzionali ai tempi impiegati; traiettoria lineare; accelerazione costante e non nulla; velocità vettoriale costante. 4. Un corpo del peso di 3 N sulla superficie terrestre possiede sulla Luna, dove l'accelerazione di gravità è circa 6 volte più piccola, la stessa massa; lo stesso peso; una massa circa 6 volte più piccola; un peso circa 6 volte più piccolo. 5. Quali sono le proprietà che caratterizzano le forze conservative? a) Non producono variazioni di energia cinetica. b) Non producono variazioni di energia potenziale. c) Non producono variazioni di energia totale. d) Il lavoro compiuto è sempre nullo, qualunque sia la traiettoria. e) Il lavoro compiuto è nullo, quando il corpo ritorna al punto di partenza. a, b, d; a, c, e; c, e; b, d.

32 Esame scritto di Fisica Generale Corsi di Laurea in Beni culturali e Informatica (Ascoli Piceno) 11 Aprile 2014 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un fucile a molla (di costante elastica k = N/m) lancia una biglia di vetro (massa m = 20 g) ad un angolo α = 45 rispetto all'orizzontale. Prima del lancio la molla del fucile era compressa di x = 20 cm. La biglia lascia la bocca del fucile ad un'altezza h = 1.5 m dal suolo (vedi figura). Nell'ipotesi che l'attrito dell'aria sia trascurabile, trovare: 1. la gittata d del fucile (in metri); 2. il tempo t V trascorso in volo dalla biglia (in secondi). Nella realtà l'attrito con l'aria ha l'effetto di ridurre l'energia cinetica della biglia. Se, al momento in cui tocca il suolo, la biglia possiede una velocità υ F = 10 m/s, trovare: 3. l'energia dissipata per effetto dell'attrito. ESERCIZIO 2. [13 punti] In una tazza contenente 300 ml di latte appena bollito (T L = 95 C) vengono immersi quattro cubetti di ghiaccio, ciascuno di volume pari a 10 cm 3. Il ghiaccio è ad una temperatura iniziale T G = -20 C. Sapendo che la densità del latte è pari a 1000 kg/m 3, il suo calore specifico è 3.8 kj/(kg C), la densità del ghiaccio è 920 kg/m 3, il suo calore specifico è 2.1 kj/(kg C), il calore specifico dell'acqua liquida è 4.2 kj/(kg C) ed il suo calore latente di fusione è 330 kj/kg, determinare: 1. la fase di equilibrio del sistema (solida, liquida o mista); 2. la temperatura di equilibrio T E del sistema (in kelvin); 3. il valore approssimato della variazione di entropia S del sistema (in J/K).

33 ESERCIZIO 3. Quesiti a risposta multipla [risposta corretta: 2 punti risposta non data: 0 punti risposta sbagliata punti] 1. Due cariche elettriche q 1 e q 2, poste ad una certa distanza, si attraggono con forza F. Quale delle seguenti modifiche delle due cariche, a parità di distanza, dimezza la forza? q 1 /2 q 2. 2 q 1 q 2. q 1 /2 q 2 /2. 2 q 1 q 2 /2. 2. Il campo elettrico in un punto dello spazio è definito come: L'energia potenziale elettrica posseduta dalla carica di 1 C posta in quel punto. L'energia potenziale elettrica posseduta da un elettrone posto in quel punto. La forza agente su di un elettrone posto in quel punto. La forza agente sulla carica di 1 C posta in quel punto. 3. In quali delle seguenti situazioni il campo magnetico non produce nessuna forza su una carica elettrica? a) E' presente anche un campo elettrico; b) la carica si muove con velocità perpendicolare al campo magnetico; c) la carica si muove con velocità parallela al campo magnetico; d) la carica è ferma. a, b; a, c; b, d; c, d. 4. Un campo magnetico di intensità pari a 0.4 T agisce su una carica elettrica di 200 mc in moto con velocità di 300 m/s in direzione parallela al campo. La forza di Lorentz è: N; 240 N; 24 N; 0 N. 5. In condizioni stazionarie, il campo elettrico in prossimità della superficie di un conduttore è: nullo; parallelo alla superficie; perpendicolare alla superficie; proporzionale al campo magnetico generato dal conduttore.

34 Esame scritto di Fisica Generale I Corso di Laurea in Informatica (Ascoli Piceno) 11 Aprile 2014 ESERCIZIO 1. [13 punti] Un fucile a molla (di costante elastica k = N/m) lancia una biglia di vetro (massa m = 20 g) ad un angolo α = 45 rispetto all'orizzontale. Prima del lancio la molla del fucile era compressa di x = 20 cm. La biglia lascia la bocca del fucile ad un'altezza h = 1.5 m dal suolo (vedi figura). Nell'ipotesi che l'attrito dell'aria sia trascurabile, trovare: 1. la gittata d del fucile (in metri); 2. il tempo t V trascorso in volo dalla biglia (in secondi). Nella realtà l'attrito con l'aria ha l'effetto di ridurre l'energia cinetica della biglia. Se, al momento in cui tocca il suolo, la biglia possiede una velocità υ F = 10 m/s, trovare: 3. l'energia dissipata per effetto dell'attrito. ESERCIZIO 2. [13 punti] In una tazza contenente 300 ml di latte appena bollito (T L = 95 C) vengono immersi quattro cubetti di ghiaccio, ciascuno di volume pari a 10 cm 3. Il ghiaccio è ad una temperatura iniziale T G = -20 C. Sapendo che la densità del latte è pari a 1000 kg/m 3, il suo calore specifico è 3.8 kj/(kg C), la densità del ghiaccio è 920 kg/m 3, il suo calore specifico è 2.1 kj/(kg C), il calore specifico dell'acqua liquida è 4.2 kj/(kg C) ed il suo calore latente di fusione è 330 kj/kg, determinare: 1. la fase di equilibrio del sistema (solida, liquida o mista); 2. la temperatura di equilibrio T E del sistema (in kelvin); 3. il valore approssimato della variazione di entropia S del sistema (in J/K).