Categoria: Fisica

1) Una spira di forma quadrata di lato 10 cm ruota intorno ad un asse passante per la sua diagonale seguendo la legge oraria:
θ = e^(-t/10,5)·t
La spira è immersa in un campo magnetico uniforme di intensità 0,28 T.
Calcola l’espressione matematica della fem indotta nella spira con il passare del tempo.
Calcola il valore della fem indotta quando t tende all’infinito.

2) In un circuito RL, con R = 200 Ohm e L = 0,5 H, l’interruttore viene chiuso all’istante t=0 s, mettendo in collegamento il circuito con un generatore evente una fem pari a 24 V. Calcola il valore della corrente che circola nel circuito nell’istante 2 ms. Determina inoltre il tempo che impiega la corrente a raggiungere il 99% del suo valore massimo.

3) Una lampada ad incandescenza da 35 W è connessa ad una fem alternata con 125 V efficaci. Calcola il valore efficace della corrente che circola al suo interno e le ampiezze massime della tensione, della corrente e della potenza istantanea.

4) L’avvolgimento primario di un trasformatore è alimentato con una tensione alternata di 3 KV ed è percorso da una corrente di 0,85 A.
Calcola la potenza che è in grado di trasferire il trasformatore sull’avvolgimento secondario sapendo che il rendimento è del 95 %.
Calcola inoltre il rapporto fra il numero di spire dell’avvolgimento secondario e quello dell’avvolgimento primario se si vuole abbassare la tensione fino a 380 V. Calcola anche la corrente che circola sul secondario.

5) Un condensatore con le armature circolari di raggio 4,5 cm è soggetto ad un campo elettrico variabile secondo la legge:
E = 5,5 sin(2·10^6·t)
Calcola l’espressione matematica della corrente di spostamento che si genera all’interno del condensatore e il valore massimo del campo magnetico in un punto posto fra le armature del condensatore a distanza 4 cm dal centro.
[is=0,0276·sin(2·10^6·t); B=2,44·10^-12·cos(2·10^6·t)]

6) Un circuito oscillante è formato da un’induttanza di 0,045 H e da un condensatore di capicità incognita. Si vuole generare un’onda elettromagnetica con 3 km di lunghezza d’onda. Calcolare la frequenza di tale onda elettromagnetica e il valore della capacità che deve aver il condensatore.
[f=1·10^5 Hz; C=5,63·10^-11 F]

7) Una spira quadrata di lato 10 cm viene lasciata cadere verticalmente all’interno di un campo magnetico uniforme con direzione orizzontale e perpendicolare al piano della spira. Nell’istante t = 0 s il lato del quadrato inizia ad entrare all’interno del campo magnetico. Scrivi la funzione che sprime il flusso concatenato con la spira al variare del tempo t. Scrivi inoltre la funzione che rappresenta la fem indotta nella spira.
N.B. Considerare la resistenza della spira sufficientemente grande da non modificare mediante la corrente indotta circolante il moto accelerato di caduta.

1. Una massa di 20 g di ghiaccio si trova alla temperatura di 0 °C. Viene posta in una stanza la cui temperatura è di 20 °C. Calcola la variazione di entropia del ghiaccio, della stanza e dell’universo dopo la fusione completa del cubetto. C_{latente ghiaccio} = 333,5 kJ/kg
2. 2 mol di gas biatomico si trovano alla temperatura di 0 °C e alla pressione di 10⁵ Pa. Vengono riscaldati fino alla temperatura di 600 °C mantenendo il volume costante. Individua un percorso costituito da una sequenza di un’adiabatica e di un’isoterma che unisca lo stato iniziale con quello finale e calcola la variazione di entropia subita dal gas.
3. Una corda di lunghezza 78 cm e massa 0,25 g viene tesa alle estremità applicando delle masse. Quando viene posta in vibrazione si osserva che vibra secondo una terza armonica con una frequenza di 550 Hz. Calcola il valore delle masse che devono essere appese.
4. In una stanza in cui sono posti in vibrazione due diapason si sentono dei battimenti con una frequenza di 5 Hz. Si sa che uno dei due diapason ha una frequenza certa di 1200 Hz. Calcola quali sono le possibili frequenze dell’altro diapason e in ognuno dei due casi quale sarebbe la frequenza del suono udito nella stanza.
5. Un’ambulanza emette un suono che viene udito da un osservatore con la frequenza di 955 Hz quando è in avvicinamento e con una frequenza di 895 quando è in allontanamento. Calcola la velocità dell’ambulanza. La velocità del suono nell’aria è di 340 m/s.

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1. In un freddo giono d’inverno fuoriesce lentamente calore da una casa con una potenza di 20,0 kW. Calcola la velocità di aumento dell’entropia dell’universo, se la temperatura interna è di 22,0 °C e quella esterna è di -14,5 °C. [9,6 J/(K s)]
2. Una macchina termica irreversibile funziona assorbendo calore da una sorgente alla temperatura di 610 K e cedendo calore ad una sorgente alla temperatura di 320 K. In un ciclo completo la macchina assorbe 6400 J di calore dalla sorgente ad alta temperatura e produce 2200 J di lavoro. Calcola: a) il rendimento di questa macchina termica e confrontalo con quello della macchina di Carnot reversibile che opera fra le stesse temperature; b) la variazione di entropia dell’universo. [0,34 < 0,48; +2,6 J/K]

1. Calcolare la costante H della legge di Hubble v = H d sfruttando i dati originali della figura seguente: utilizzare i 4 o 5 punti si trovano molto vicini alla retta interpolante oppure inserire una griglia e dedurre 2 valori di riferimento, anche se non sono in corrispondenza di alcun dato.
   
2. Svolgere inoltre gli es. 69, 70 pag. 73 del libro

3ª prova – Fisica.pdf

Tracciare il grafico con gli errori e la curva (polinomiale di secondo grado) a partire dai dati seguenti. L’errore sul tempo è di 0,1 secondi, quello sullo spazio di 1 cm

t (s)	s (m)
0,0	0,000
0,1	0,049
0,2	0,196
0,3	0,441
0,4	0,784
0,5	1,225
0,6	1,764
0,7	2,401
0,8	3,136
0,9	3,969
1,0	4,900
1,1	5,929
1,2	7,056
1,3	8,281

• Motore di Stirling (21-12-2016).xls
• Motore di Stirling (21-12-2016).txt

Dato aggiuntivo: la sezione del cilindro in cui si muove il pistone è pari a 2 cm².
Elaborare i dati per lunedì 09/01/2017 come richiesto sul quaderno elettronico.

1) Un’asta metallica di massa 2,5 g è disposta orizzontalmente all’interno di un campo magnetico disposto orizzontalmente di intensità 0,85 T. L’asta lunga 22 cm è disposta perpendicolarmente alle linee di forza di B: calcola quale intensità di corrente deve attraversare la sbarra per impedirle di cadere. [0,1310 A]

2) Tre fili conduttori sono disposti nei 3 vertici consecutivi di un quadrato di lato 15 cm. Essi sono percorsi dalle correnti di +15, -10 e +10 A. Calcola in componenti cartesiane il valore del campo magnetico nel quarto vertice del quadrato. [Bx=6,667·10^-5; By=1,333·10^-5 T]

3) Un elettrone (carica -1,6·10^-19 C) ruota all’interno di un atomo su una circonferenza di raggio 0,8·10^-10 m con una frequenza di 10^12 Hz. Calcola quale momento produce un campo magnetico esterno di intensità 15 T sull’atomo suddetto. Supponi che inizialmente il momento magnetico atomico sia disposto perpendicolarmente alle linee di forza del campo magnetico esterno. [4,825·10^-26 N·m]

4) Un protone (massa 1,67·10^-27 Kg, carica 1,6·10^-19 C) entra all’interno di un campo magnetico di intensità 10 T perpendicolarmente alle linee di forza con una velocità di 10^6 m/s. Calcola il raggio e la frequenza di rotazione dell’elettrone lungo la traiettoria circolare che si produce. [1,044 mm; 9,58·10^8 rad/s]

5) Una spira di forma rettangolare di dimensione 10×15 cm è disposta in un campo magnetico di intensità 0,12 T. La normale alla spira forma un angolo di 20° rispetto alle linee di forza di B. In 0,01 s la spira ruota aumentando l’angolo di +10°. Calcola la fem indotta. [0,0133 V]

Lezione teorica e sperimentale sulla gravità tenuta nelle classi 5ª A e 5ª B della Scuola Primaria “Nuto Revelli” di Cuneo il giorno 01/12/2016.

• Gravità.pdf

 

1. Una bombola contiene 0,25 m³ di ossigeno (biatomico) alla pressione di 15 atmosfere alla temperatura di 20 °C. Calcola l’energia cinetica (trasl+rotaz) che possiede una molecola di ossigeno, la velocità media e l’energia interna del gas. Massa atomica O = 16 g/mol
2. Un’abitazione ha una superficie esterna pari a 450 m² e i muri spessi 0,4 m. La temperatura al suo interno è di 20 °C mentre l’esterno è a -5 °C. La conducibilità delle pareti è di 0,72 W m^-1 K^-1 . Calcola quanto gas naturale deve essere bruciato in 1 ora dalla caldaia di casa che ha un rendimento del 70% per mantenere la temperatura costante sui 20 °C. Il potere calorifico del gas è di 54 MJ/kg.
3. La superficie di un lago nel deserto è pari a 4,8 km². L’irraggiamento del sole è pari a 100 W/m². Il lago ha una profondità media di 1,2 m. Il calore latente di evaporazione dell’acqua è pari a 2,26 MJ/kg. Dopo quanti giorni l’acqua sarà completamente evaporata?
4. Una mole di gas si trova alla temperatura di 0 °C e alla pressione atmosferica. Quanto volume occupa? Subisce un riscaldamento a pressione costante che porta la sua temperatura a 180 °C. Calcola il lavoro compiuto dal gas. Successivamente, mantenendo la temperatura costante si riporta il gas al volume inizale. Calcolare anche il lavoro in questo secondo caso.

1) Una condotta forzata preleva l’acqua ad una quota di 2500 m (fondo del lago), dal fondo di un lago artificiale di profondità 80 m. Le turbine della centrale elettrica si trovano 1200 m più a valle rispetto al bacino idroelettrico. L’acqua partendo con una velocità prossima a 0 giunge alle turbine con una velocità di 15 m/s. Calcola la pressione dell’acqua nelle turbine.
[12,43 10^3 Pa]

2) Il fiume Adda in un periodo di piena ha una portata da 1200 m^3/s quando esce dal lago di Como. La velocità dell’acqua è pari a 1,8 m/s; calcola la sezione dell’alveo del fiume. Supponendo che gli altri affluenti del lago di Como abbiano una portata trascurabile rispetto al fiume Adda, calcola la velocità con la quale si muove l’acqua nel centro del lago dove la profondità è pari a 160 m e la larghezza 4,2 km. (Ipotizzare per il lago una sezione di forma rettangolare)
[667 m^3; 1,786 mm/s]

3) Calcolare quanto deve essere lo spazio da lasciare fra una rotaia e la successiva durante la fase di montaggio di una ferrovia con rotaie di lunghezza 25 m che si svolge d’inverno con una temperatura di -5 °C. Supponi che durante l’estate le rotaie esposte al sole possano raggiungere la temperatura max di 50 °C. Lambda = 13 10^-6 1/K
[1,79 cm]

4) Un pallone aerostatico ha un volume di 27 m^3 e si trova alla pressione di 10^5 Pa e alla temperatura di 20 °C. Calcola il volume di gas che fuoriesce quando salendo in quota la pressione scende a 1,7 10^4 Pa (supponendo il volume del pallone e la temperatura del gas costanti). Se in seguito al riscaldamento la temperatura del gas aumenta di 10 °C, calcola il volume di gas che fuoriesce ulteriormente.
[131,8 m^3; 0,921 m^3]