I Prova scritta di Fisica ( Scienze Biologiche ) Marzo 26, 2003

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1 I Prova scritta di Fisica ( Scienze Biologiche ) Marzo 26, 2003 Nome e Cognome: Gruppo: Problema 1 ( 1 Punto ) Un oggetto di massa m=10kg, partendo da fermo, si muove in linea retta sotto l azione di una forza costante in modulo direzione e verso F= 50 N e una forza di attrito anch essa costante in modulo direzione e verso opposto alla direzione di moto F A = 20 N. Trovare l energia cinetica dell oggetto dopo 10 secondi dall inizio del moto. Problema 2.( 1 Punto ) Una massa m = 2 Kg all estremita di una molla di massa trascurabile oscilla con legge armonica x = 5 cos ( 0,2 t + π/2) metri (in assenza di attriti). Calcolare quale e la energia meccanica totale della molla ( in Joule).

2 Problem 3. ( 1 Punto ) Una pallina di gomma di massa 0.2 Kg cade da una altezza di 10 metri partendo da ferma. Nel rimbalzo viene persa per attrito e deformazione plastica della pallina una energia di 2 Joule. Calcolare l altezza raggiunta dalla pallina dopo il primo rimbalzo. ( Trascurate gli attriti con l aria) Prolema 4. ( 1 Punto ) Una particella solida sferica avente densita d = 1,5 gr/cm 3 e raggio r = 0,1 mm sedimenta nell acqua ( d = 1 gr/cm 3, η= 0.01 poise (CGS)) di un lago profondo 30 metri. Calcolare il tempo ( in minuti ) che impiega la particella a raggiungere il fondo del lago partendo dalla superficie.

3 Problema 5. ( 1 punto) In una aorta avente sezione S = 4 cm 2 la portata sia Q = 60 cm 3 /sec. Supponiamo che sia presente una stenosi ( restringimento della sezione della aorta ) con S= 1cm 2. Calcolate la differenza di pressione tra la sezione normale e la sezione stenotica della aorta. ( Usate il teorema di Bernoulli e esprimete il risultato in mm di Hg.Fate prima il calcolo nel CGS e convertite poi ricordando che 1 Baria = 760/10 6 mmhg). La densita del sangue e d= 1gr/cm 3 ). Specificate in quale sezione la pressione e maggiore. Problema 6. ( 1 punto) Supponiamo che il letto arteriolare sia costituito da 10 4 arteriole tutte uguali,di raggio r = 0.02 cm e lunghezza l =10cm disposte in parallelo fra di loro. Calcolate prima la resistenza totale del letto arteriolare ( nel CGS) e successivamente calcolate la caduta di pressione agli estremi delle arteriole se la portata totale deve essere Q=50 cm 3 /sec. Fate prima il calcolo nel CGS e convertite poi in mmhg ricordando che 1 Baria = 760/10 6 mmhg. La viscosita del sangue e η=0.04 poise

4 Problema 7. ( 1 punto) Un gas perfetto viene riscaldato mantenendo la pressione costante a p = 1 atm. La quantita di calore assorbita dal gas sia Q = 3000 J. Come effetto del riscaldamento il gas si espande dal volume iniziale di 20 litri al volume finale di 30 litri. Calcolare la variazione di energia interna ( in Joule) precisando il segno di U. Problema 8 ( 1 punto) Un volume di 50 litri di un gas perfetto si trovano inizialmente alla pressione di 1 Atm. Il gas viene compresso tenendo la temperatura costante fino a raggiungere un volume V= 25 litri. 1) Rappresentare in un grafico P,V la trasformazione isoterma. Usate le Atm come unita di pressione e i litri come unita di volume. P (Atm.) P 1 = 1 Atm. V 1 = 50 litri P 2 = V 2 = 25 litri V ( litri) 2) Calcolare il lavoro fatto sul gas durante la compressione ( in Joule). ( Non e necessario conoscere il numero di moli del gas per rispondere alla domanda)

5 Formulario MECCANICA x=x 0 +v 0 t (moto rettilineo uniforme) x=x 0 +v 0 t+(1/2)at 2 v=v 0 +at v 2 -v 2 0 =2a(x-x 0 ) (moto rettilineo uniformemente accelerato) F=m a L=F s cosa T=(1/2)mv 2 L= T U 1 +T 1 =U 2 +T 2 =cost P=L/ t Joule = Newton.metro watt= joule/sec Energia potenziale gravitazionale U = mgh mω 2 A 2 Energia potenziale elastica U = ½ ka 2 = ½ SEDIMENTAZIONE E CENTRIFUGAZIONE: F A = f v : v s = F/f v s = V g ( d-d )/f ; v c = V ω 2 R ( d-d ) / f ; f = 6π η r ( poise = unita di viscosita nel CGS) MECCANICA DEI FLUIDI. d= m/v ; p = dgh ; S A = Vdg ; Q= S v ; h + p/dg + v 2 /2g = dgh+ p+ ½ dv 2 = cost. Q = (π r 4 /8ηl ) p v c = R η/dr 1Atm = 10 5 N/m 2 = 10 6 barie R= p/q R = 8ηl /π r 4 (in regime laminare) R = R 1 +R 2 +R 3.. ( in serie) 1/R = 1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 ( in parallelo) GAS E TERMODINAMICA. PV = nrt; L= p V ( trasformazioni isobare) L= nrt log e (V 2 /V 1 ) ( trasformazioni isoterme) U = JQ-L ( Q in cal ; J=4.18 J/cal) ; Q = C m t ( trasformazioni isocore, Cv, o isobare,cp, ) Q=km ( traformazioni di stato) Cp-Cv = R /J = 2 cal ( relazione di Mayer) R= 8.31 J = 2 cal = litri.atm 1 litroatm = 100 Joule