Esame complementare PASSERELLA Lugano, gennaio 2009 Scienze sperimentali FISICA

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Gastone Morelli
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1 Nome: Cognome:. FISICA Tempo a disposizione: 4 ore Sussidi ammessi: - Raccolta di formule della Società svizzera degli insegnanti di matematica, fisica e chimica senza aggiunte né annotazioni. - Calcolatrice tascabile ad alimentazione autonoma con il visore che mostra una sola riga di caratteri alfanumerici e che non consenta la trasmissione a distanza. Valutazione: - Punteggio totale: 50 punti. - Punteggio minimo per la sufficienza: 30 punti. Buon lavoro! Pagina 1 di 8

2 Domande a scelta multipla (tot. 15 punti) Indicare con una crocetta la sola risposta corretta. 1 Un oggetto si muove lungo l asse x, parte da x = 0 ed accelera uniformemente. Negli istanti 1 s, 2 s e 3 s l oggetto si trova rispettivamente nelle posizioni 1 cm, 4 cm, 9 cm. Quale sarà la sua posizione all istante t = 4 s? 18 cm 16 cm 12 cm 20 cm 2 Un sasso viene lanciato verticalmente verso l alto. Nel culmine della traiettoria la sua accelerazione è: 0 m/s 2 9,81 m/s verso il basso 9,81 m/s 2 verso l alto 9,81 m/s 2 verso il basso 3 Il grafico mostra il moto di due automobili che si muovono lungo una strada rettilinea. A che istante le due automobili avranno percorso la stessa distanza a partire da t = 0 s? 20 s 15 s mai 10 s velocità (Km/h) tempo (s) 4 L asta rappresentata nel disegno è appesa nel suo centro (fulcro). A che distanza dal fulcro si deve appendere un oggetto di 300 g affinchè l asta stia in equilibrio in posizione orizzontale? 6 cm 10 cm 6 cm? 18 cm 15 cm 500 g 300 g Pagina 2 di 8

3 5 Un cubetto di legno di 5 cm di lato e di massa 90 g, è tenuto sott acqua da un filo, come mostra la figura. Quanto vale la tensione del filo? 0,88 N 0,34 N 1,23 N 90 N 6 Due masse sono collegate da una fune come mostra la figura. Il piano è perfettamente liscio e la puleggia è priva di massa e di attriti. Quanto vale l accelerazione del sistema? 6.5 m/s 2 3,3 m/s 2 9,81 m/s 2 0 m/s 2 2,0 kg 1,0 kg 7 Una persona di 70 kg si trova in un ascensore che accelera verso l alto a 0,5 m/s 2. Quanto vale la forza esercitata dal pavimento dell ascensore sul passeggero? 687 N 9,81 N 722 N 0 N 8 Un automobile, con un passeggero di 50 kg a bordo, percorre una curva di raggio 150 m alla velocità di 60 km/h. Quale delle seguenti affermazioni è corretta? Sul passeggero agisce una forza risultante verso l interno della curva pari a 93 N. Il passeggero è spinto verso l esterno della curva dalla forza centrifuga di 93 N. Non agisce nessuna forza sul passeggero perché si muove a velocità costante. La forza centripeta di 93 N spinge il passeggero verso l esterno della curva. 9 In un recipiente isolato termicamente (thermos) e contenente 2 dl di acqua a 80 C si versano altri 3 dl di acqua a 20 C. La temperatura finale s arà: 50 C 44 C Maggiore di 50 C 56 C Pagina 3 di 8

4 10 In quale dei seguenti circuiti la potenza erogata dal generatore è massima? Si suppongano le lampadine tutte uguali. A B C 12 V 12 V 12 V Circuito A Circuito B Circuito C Circuiti A e B 11 Due cariche elettriche puntiformi, che distano 40 cm l una dall altra, si respingono con una forza di 270 N. Se la distanza fra le due cariche viene aumentata a 120 cm, la forza di repulsione sarà: 810 N 90 N 2430 N 30 N 12 Un gruppo di soldati si dispone su di un rango di fronte ad uno specchio piano (vedi disegno in scala). Il caporale si mette fra il rango e lo specchio, con lo sguardo rivolto a quest ultimo. Quali soldati vedrà riflessi nello specchio? Tutti Dal numero 7 al numero 10 Dal numero 6 al numero 11 Dal numero 3 al numero caporale specchio Pagina 4 di 8

5 13 Un fascio di luce bianca incide sotto un angolo di 60 su una lastra di vetro. All uscita della lastra si osserva, da sinistra a destra nel disegno, la sequenza della luce: blu, rossa, gialla gialla, blu, rossa rossa, gialla blu blu, gialla, rossa 14 La densità dell acqua di mare vale 1030 kg/m 3 ; la pressione idrostatica a 200 m di profondità vale: Pa Pa 10 atm 760 Torr 15 Due fili conduttori paralleli sono percorsi da correnti elettriche di stessa intensità e stesso verso. I due fili si respingono Fra i due fili non agisce nessuna forza Su entrambi i fili agisce una forza parallela al filo stesso e con il verso della corrente I due fili si attraggono Quesiti (tot. 10 punti) Rispondere alle domande nello spazio predisposto. 1. Secondo la terza legge di Newton, quando spingete un oggetto con una certa forza, l oggetto spinge voi con una forza uguale ed opposta. Come mai allora riuscite ad accelerare l oggetto, vista l esistenza di queste due forze uguali ed opposte? Pagina 5 di 8

6 2. È possibile fornire calore ad una sostanza senza che la sua temperatura vari? Senza che la sua energia interna vari? Supponete che la sostanza non compia lavoro sull ambiente esterno. 3. Le centrali nucleari cedono all ambiente circostante grandi quantità di calore di scarto. È possibile eliminare completamente questo spreco? Perché? Se no, come è possibile rendere minimo questo spreco di energia? 4. Perché gli uccelli non vengono folgorati (cioè non prendono la scossa) quando si posano sui fili in tensione delle linee elettriche, che pure non sono ricoperti da un rivestimento isolante? 5. Perché una calamita non attira il rame, il legno o il vetro? Pagina 6 di 8

7 Problemi (tot. 25 punti) Risolvere i problemi sui fogli messi a disposizione separatamente. 1. Un uomo che sta sulla cima di una torre, lancia una pietra verticalmente verso l alto con la velocità iniziale di 10 m/s. La mano dell uomo si trova a 20 m sopra la base della torre. Si determini: a) L altezza massima, rispetto alla base della torre, raggiunta dalla pietra. 1 pto. b) Dopo quanto tempo la pietra raggiunge l altezza massima. 1 pto. c) Dopo quanto tempo la pietra passa nuovamente dal punto in cui è stata lanciata. 1 pto. d) Il tempo totale di volo della pietra. 2 pti. 2. Un carrello delle montagne russe, di massa 450 kg, viene portato in cima ad una collina, trascinato da un argano, e poi lasciato libero di scendere dalla parte opposta. L argano impiega 50 s per superare il dislivello di 25 m tra la base e la cima della rampa. a) Determina la potenza sviluppata dall argano nell ipotesi che le forze di attrito siano trascurabili. 2 pti. b) La velocità con la quale il carrello passa dal punto P, supponendo trascurabile qualunque tipo di attrito. 2 pti. c) In realtà il carrello passa dal punto P con una velocità di 15 m/s. Determina il lavoro svolto dalle forze di attrito. 1 pto. 25 m P 5 m 3. Si vuole far passare una biglia di ottone, con diametro di mm, attraverso un foro circolare in una lastra di acciaio- con diametro di 5,000 mm. a) Di quanti gradi celsius è necessario raffreddare la biglia? 3 pti. b) Di quanti gradi celsius sarebbe invece necessario riscaldare la lastra di acciaio? 2 pti mm mm Pagina 7 di 8

8 4. Si consideri il circuito elettrico rappresentato nello schema. Si determini: a) La resistenza totale del circuito. 1 pto. b) L intensità della corrente elettrica attraverso ogni resistore. 2 pti. c) La potenza elettrica fornita dalla batteria. 1 pto. d) La rapidità con cui nella batteria viene trasformata energia chimica in energia elettrica. 1 pto. R 1 = 100 Ω ε = 6 V R2 = 50 Ω R3 = 50 Ω 5. Si vuole proiettare l immagine di un oggetto su uno schermo lontano 2 m da esso. Per far ciò si utilizza una lente convessa con una lunghezza focale di 40 cm. a) Si dimostri che esistono due posizioni in cui si può mettere la lente per proiettare l immagine sullo schermo. 3 pti. b) Si determini l ingrandimento nelle due situazioni. 2 pti. lente schermo 2 m Pagina 8 di 8

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