Cognome Matricola Nome Gruppo Firmapeople.na.infn.it/~velotta/materiale didattico... · 1 Cognome Matricola Nome Gruppo Firma II prova in itinere di Fisica Applicata (13-01-2009)A

1

Cognome Matricola Nome Gruppo Firma

II prova in itinere di Fisica Applicata (13-01-2009)A

Domande da 1) a 10): +2.6 punti per risposta esatta e -0.6 punti risposta errata. Domande da 11) a 13): fino a +4 punti per risposta corretta e giustificata (nessuna penalità).

1) Quale tra le unità di misura V/m, atm, Wb, g/cm3, nF è un’unità di misura della pressione? a. V/m b. atm c. Wb d. g/cm3 e. F 2) Un blocco di legno galleggia sull’acqua con 2/3 del suo volume immerso. Determinare la densità assoluta, ρ, del legno in g/cm3, sapendo che ρH2O=1kg/l. a. 1 b. 6.7 c. 0.67 d. 12 e. 1.5 3) L’aorta dell’essere umano ha, in media, un diametro di 1.5 cm. In condizioni di moderata attività fisica la portata del sangue nell’aorta è di circa 5 l/min. Determinare la velocità media del sangue nell’aorta in m/s. a. 1.5 b. 5 c. 15 d. 0.5 e. 1 4) Un grammo di ossigeno molecolare O2, un grammo di aria (70% di N2 e 30% di O2) e un grammo di vapor acqueo (H2O) vengono posti in eguali volumi alla stessa temperatura. Determinare in quale dei tre casi è maggiore la pressione esercitata dal gas sulle pareti del volume assumendo un comportamento di gas perfetto. a. p(H2O) maggiore b. p(O2) maggiore c. p(aria) maggiore d. pressioni uguali nei tre casi e. P(O2) e p(aria) maggiori di p(H2O) 5) Due moli di ossigeno vengono compresse isotermicamente a 15 °C da un volume iniziale di 15 l ad un volume finale di 6 l. Calcolare la variazione di energia interna in J nella trasformazione, assumendo che l’ossigeno sia un gas perfetto. a. 15 b. 6 c. 9 d. -6 e. 0 6) Ad una massa di 20 g di acqua a 0°C viene sottratta una quantità di calore di modo che l’acqua si traformi in ghiaccio. Quanto vale in cal/K la variazione di entropia dell’acqua nel passaggio di stato (calore latente di fusione dell’acqua pari a 80 cal/g)? a. 0 b. 5.86 c. 4.5 d. -4.5 e. -5.86 7) La membrana di fibra nervosa (assone) ha uno spessore molto sottile e uniforme. Pertanto, ad essa si può applicare la formula relativa alla capacità elettrostatica di un condensatore a facce piane e parallele. Se lo spessore medio della membrana è di 80 Å (si ricordi che 1 Å=10-10 m) e 9 è il valore della costante dielettrica relativa del tessuto che la costituisce quanto vale in μF la capacità di 1 cm2 di membrana (ε0=8.86×10-12 C2N-1m-2)? a. 1 b. 80 c. 9 d. 0.001 e. -9 8) In un punto a distanza r da un filo infinito, percorso da una corrente I, viene misurato un campo magnetico di modulo 8 G. Quanti Gauss ci aspettiamo di misurare ad una distanza di 1.5r dal filo? a. 12 b. 5.3 c. 8 d. 1.2 e. 0 9) Determinare in gradi l’angolo limite corrispondente al passaggio della luce dall’acqua pura (N=1.33) all’aria a. 11.24 b. 40.2 c. 1.55 d. 48.8 e. 0 10) Un oggetto è posto 30 cm a sinistra di una lente divergente di focale f=-20 cm. Esso produce un’immagine a. reale, 12 cm a sinistra b. virtuale, 12 cm a sinistra c. reale, 12 cm a destra d. virtuale, 12 cm a destra e. all’infinito

2

A*******************A (Per i seguenti tre esercizi giustificare la risposta riportando il procedimento usato)

11) Un serbatoio S contenente un gas è collegato con un manometro ad aria libera [v. figura (a)]; il liquido manometrico è acqua e il dislivello fra i due rami del manometro è h=40 cm. (a) Determinare il valore della differenza di pressione (in Pascal) fra l’interno del serbatorio e l’esterno. (b) Sull’acqua viene successivamente versato dell’olio di densità ρ0=0.90 g/cm3. Sapendo che la lunghezza della colonnina d’olio è h0=25 cm, calcolare il dislivello (in cm) complessivo htot fra i due rami del manometro in queste nuove condizioni. a. (3.92,42.5) b. (0,42.5) c. (3.92×103,42.5) d. (3.92×102,4.2) e. (3.92,42.5×103) 12) Un serbatoio metallico cubico ha pareti sottili, con spigolo di lunghezza 50 cm, e contiene un gas monoatomico alla pressione di 1.50 atm alla temperatura di 10 °C. Per prolungata esposizione al sole l’intero sistema si porta alla temperatura di 65 °C. Nell’ipotesi che il volume del serbatoio non si sia modificato e che il gas possa considerarsi perfetto, determinare: (a) la forza (in Newton) che nelle condizioni finali il gas esplica su ciascuna parete del recipiente; (b) la variazione di energia interna (in calorie) del gas conseguente al processo di riscaldamento; (c) la variazione di entropia (in Joule/K) del gas conseguente al passaggio dalle condizioni iniziali a quelle finali. a. (4.52×104, 1.32, 17.9) b. (4.52×104, 1.32×103, 17.9) c. (4.52×104, 1.32×103, 0) d. (0, 1.32, 17.9) e. (4.52, 1.32x103, 17.9) 13) Una sbarretta conduttrice di lunghezza L=2 m si muove con velocità v=2 m/s su due guide parallele, anch’esse conduttrici, collegate ad una resistenza di valore R=80 Ω (v. figura). Il piano individuato dalle guide conduttrici è ortogonale ad un campo magnetico uniforme di modulo Bin=2 T. Si determini; a) la forza elettromitrice indotta (in Volt); b) la corrente che circola nella resistenza (in Ampere); c) la potenza dissipata per effetto Joule (in Watt). a. (0.8,1,0.8) b. (80,1,80) c. (8,0.1,0.8) d. (0,0,0) e. (4,0.05,0.2)

3

CORRETTORE A

QUIZ n. RISPOSTA 1 b 2 c 3 d 4 a 5 e 6 e 7 a 8 b 9 d 10 b 11 c 12 b 13 c

1

Cognome Matricola Nome Gruppo Firma

II prova in itinere di Fisica Applicata (13-01-2009)B Domande da 1) a 10): +2.6 punti per risposta esatta e -0.6 punti risposta errata. Domande da 11) a 13): fino a +4 punti per risposta corretta e giustificata (nessuna penalità). 1) Quale tra le unità di misura V/m2, atm, Wb, g/cm3, mF è un’unità di misura della pressione? a. atm b. V/ m2 c. Wb d. g/cm3 e. mF 2) Un blocco di legno galleggia sull’acqua con 3/5 del suo volume immerso. Determinare la densità assoluta, ρ, del legno in g/cm3, sapendo che ρH2O=1kg/l. a. 1.6 b. 0.6 c. 0.4 d. 1.4 e. 1 3) L’arteria femorale dell’essere umano ha, in media, un diametro di 1.2 cm. Nel corso di una passeggiata la portata del sangue in essa è di circa 2.25 l/min. Determinare la velocità media del sangue in tale arteria in m/s. a. 0.33 b. 33 c. 16.5 d. 0.11 e. 1.1 4) Un grammo di ossigeno molecolare (O2), un grammo di azoto molecolare (N2) e un grammo di anidride carbonica (CO2) vengono posti in eguali volumi alla stessa temperatura. Determinare in quale dei tre casi è maggiore la pressione esercitata dal gas sulle pareti del volume assumendo un comportamento di gas perfetto. a. p(O2) maggiore b. p(CO2) maggiore c. p(N2) maggiore d. pressioni uguali nei tre casi e. P(O2) e p(N2) maggiori di p(CO2) 5) Due moli di ossigeno vengono compresse isotermicamente a 15 °C da un volume iniziale di 15 l ad un volume finale di 6 l. Calcolare la variazione di energia interna in J nella trasformazione, assumendo che l’ossigeno sia un gas perfetto. a. 15 b. 6 c. 9 d. -6 e. 0 6) Ad una massa di 20 g di CO2 a -57°C viene sottratta una quantità di calore di modo che da liquida si traformi in solido. Quanto vale in cal/K la variazione di entropia dell’anidride carbonica nel passaggio di stato (calore latente di fusione della CO2 pari a 770 cal/g)? a. 71.3 b. -71.3 c. 0 d. 27 e. -27 7) La membrana di fibra nervosa (assone) è molto sottile e di spessore uniforme. Pertanto, ad essa si può applicare la formula relativa alla capacità elettrostatica di un condensatore a facce piane e parallele. Se lo spessore medio della membrana è di 320 Å (si ricordi che 1 Å=10-10 m) e 9 è il valore della costante dielettrica relativa del tessuto che la costituisce quanto vale in μF la capacità di 4 cm2 di membrana (ε0=8.86×10-12 C2N-1m-2)? a. 9 b. 1000 c. 1 d. 0.001 e. -10-9 8) In un punto a distanza r da un filo infinito, percorso da una corrente I, viene misurato un campo magnetico di modulo 8 G. Quanti Gauss ci aspettiamo di misurare ad una distanza di 1.5r dal filo? a. 12 b. 5.3 c. 8 d. 1.2 e. 0 9) Determinare in gradi l’angolo limite corrispondente al passaggio della luce dall’acqua pura (N=1.33) all’aria a. 11.24 b. 40.2 c. 1.55 d. 48.8 e. 0 10) Un oggetto è posto 30 cm a sinistra di una lente divergente di focale f=-20 cm. Esso produce un’immagine a. reale, 12 cm a sinistra b. virtuale, 12 cm a sinistra c. reale, 12 cm a destra d. virtuale, 12 cm a destra e. all’infinito

2

B*******************B (Per i seguenti tre esercizi giustificare la risposta riportando il procedimento usato)

11) Un serbatoio S contenente un gas è collegato con un manometro ad aria libera [v. figura (a)]; il liquido manometrico è acqua e il dislivello fra i due rami del manometro è h=25 cm. (a) Determinare il valore della differenza di pressione (in Pascal) fra l’interno del serbatorio e l’esterno. (b) Sull’acqua viene successivamente versato dell’olio di densità ρ0=0.90 g/cm3. Sapendo che la lunghezza della colonnina d’olio è h0=40 cm, calcolare il dislivello (in cm) complessivo htot fra i due rami del manometro in queste nuove condizioni. a. (0,44) b. (2.45×103,4.4) c. (2.45,44×103) d. (2.45×102,4.4) e. (2.45×103,44) 12) Un serbatoio metallico cubico ha pareti sottili, con spigolo di lunghezza 25 cm, e contiene un gas monoatomico alla pressione di 1 atm alla temperatura di 20 °C. Per prolungata esposizione al sole l’intero sistema si porta alla temperatura di 65 °C. Nell’ipotesi che il volume del serbatoio non si sia modificato e che il gas possa considerarsi perfetto, determinare: (a) la forza (in Newton) che nelle condizioni finali il gas esplica su ciascuna parete del recipiente; (b) la variazione di energia interna (in calorie) del gas conseguente al processo di riscaldamento; (c) la variazione di entropia (in Joule/K) del gas conseguente al passaggio dalle condizioni iniziali a quelle finali. a. (7.21×103, 86, 1.14×103) b. (7.21, 860, 114) c. (7.21, 360, 1.14) d. (7.21×103, 86, 1.14) e. (7.21×103, 86, 0) 13) Una sbarretta conduttrice di lunghezza L=20 cm si muove con velocità v=2 m/s su due guide parallele, anch’esse conduttrici, collegate ad una resistenza di valore R=8 Ω (v. figura). Il piano individuato dalle guide conduttrici è ortogonale ad un campo magnetico uniforme di modulo Bin=2 T. Si determini; a) la forza elettromitrice indotta (in Volt); b) la corrente che circola nella resistenza (in Ampere); c) la potenza dissipata per effetto Joule (in Watt). a. (0.8,0.1,0.08) b. (8,1,0.) c. (8,1,8) d. (0,0,0) e. (0.4,0.05,0.04)

3

CORRETTORE B

QUIZ n. RISPOSTA 1 a 2 b 3 a 4 c 5 e 6 b 7 c 8 b 9 d 10 b 11 e 12 d 13 a

1

Cognome Matricola Nome Gruppo Firma

II prova in itinere di Fisica Applicata (13-01-2009)C

Domande da 1) a 10): +2.6 punti per risposta esatta e -0.6 punti risposta errata. Domande da 11) a 13): fino a +4 punti per risposta corretta e giustificata (nessuna penalità).

1) Quale tra le unità di misura atm, V/m, N/m, g/cm3, nF è un’unità di misura della pressione? a. V/m b. g/cm3 c. N/m d. atm e. nF 2) Un blocco di legno galleggia sull’acqua con 5/6 del suo volume immerso. Determinare la densità assoluta, ρ, del legno in g/cm3, sapendo che ρH2O=1kg/l. a. 0.17 b. 8.3 c. 1.66 d. 0.83 e. 1.83 3) L’aorta dell’essere umano ha, in media, un diametro di 1.5 cm. In condizioni di elevata attività fisica la portata del sangue nell’aorta è di circa 8 l/min. Determinare la velocità media del sangue nell’aorta in m/s. a. 0.75 b. 75 c. 5 d. 0.25 e. 8 4) Un grammo di ossigeno molecolare (O2), un grammo di aria (70% di N2 e 30% di O2) e un grammo di ossido di carbonio (CO) vengono posti in eguali volumi alla stessa temperatura. Determinare in quale dei tre casi è maggiore la pressione esercitata dal gas sulle pareti del volume assumendo un comportamento di gas perfetto. a. pressioni uguali nei tre casi b. P(O2) e p(aria) maggiori di p(CO) c. p(aria) maggiore d. p(CO) maggiore e. p(O2) maggiore 5) Una mole di elio viene compressa isotermicamente a 50°C da un volume iniziale di 2 l ad un volume finale di 0.4 l. Calcolare la variazione di energia interna in J nella trasformazione, assumendo che l’idrogeno sia un gas perfetto. a. 5 b. 0 c. 10 d. -5 e. -20 6) Ad una massa di 2 g di ammoniaca a -75°C viene sottratta una quantità di calore di modo che passi dallo stato liquido a quello solido. Quanto vale in cal/K la variazione di entropia dell’ammoniaca nel passaggio di stato (calore latente di fusione dell’ammoniaca pari a 1420 cal/g)? a. 91 b. 0 c. 14.3 d. -14.3 e. -91 7) La membrana di fibra nervosa (assone) è molto sottile e di spessore uniforme. Pertanto, ad essa si può applicare la formula relativa alla capacità elettrostatica di un condensatore a facce piane e parallele. Se lo spessore medio della membrana è di 160 Å (si ricordi che 1 Å=10-10 m) e 9 è il valore della costante dielettrica relativa del tessuto che la costituisce quanto vale in μF la capacità di 2 cm2 di membrana (ε0=8.86×10-12 C2N-1m-2)? a. 100 b. 0.16 c. 9 d. 0.001 e. 1 8) In un punto a distanza r da un filo infinito, percorso da una corrente I, viene misurato un campo magnetico di modulo 20 G. Quanti Gauss ci aspettiamo di misurare ad una distanza di 2.5r dal filo? a. 8 b. 3 c. 12 d. 0 e. 20 9) Determinare in gradi l’angolo limite, in gradi, corrispondente al passaggio della luce dal quarzo (N=1.55) all’aria a. 85 b. 49.8 c. 40.2 d. 32.8 e. 12.4 10) Un oggetto è posto 50 cm a sinistra di una lente divergente di focale f=-25 cm. Esso produce un’immagine a.all’infinito b. reale, 16.7 cm a sinistra c. virtuale, 16.7 cm a sinistra d. reale, 16.7 cm a destra e. virtuale, 16.7 cm a destra

2

C*******************C (Per i seguenti tre esercizi giustificare la risposta riportando il procedimento usato)

11) Un serbatoio S contenente un gas è collegato con un manometro ad aria libera [v. figura (a)]; il liquido manometrico è acqua e il dislivello fra i due rami del manometro è h=20 cm. (a) Determinare il valore della differenza di pressione (in Pascal) fra l’interno del serbatorio e l’esterno. (b) Sull’acqua viene successivamente versato dell’olio di densità ρ0=0.90 g/cm3. Sapendo che la lunghezza della colonnina d’olio è h0=50 cm, calcolare il dislivello (in cm) complessivo htot fra i due rami del manometro in queste nuove condizioni. a. (1.96,45×103) b. (1.96,45) c. (0,45×103) d. (1.96×103,45) e. (1.96×102,4.5) 12) Un serbatoio metallico cubico ha pareti sottili, con spigolo di lunghezza 50 cm, e contiene un gas monoatomico alla pressione di 1.50 atm alla temperatura di 25 °C. Per prolungata esposizione al sole l’intero sistema si porta alla temperatura di 60 °C. Nell’ipotesi che il volume del serbatoio non si sia modificato e che il gas possa considerarsi perfetto, determinare: (a) la forza (in Newton) che nelle condizioni finali il gas esplica su ciascuna parete del recipiente; (b) la variazione di energia interna (in calorie) del gas conseguente al processo di riscaldamento; (c) la variazione di entropia (in Joule/K) del gas conseguente al passaggio dalle condizioni iniziali a quelle finali. a. (41.9, 0.79×103,10.4) b. (4.19×104,1.39×103,10.4) c. (4.19×104,0.79×103,10.4) d. (4.19×103,7.9,0) e. (4.19×104, 0.79,0) 13) Una sbarretta conduttrice di lunghezza L=10 cm si muove con velocità v=1 m/s su due guide parallele, anch’esse conduttrici, collegate ad una resistenza di valore R=50 Ω (v. figura). Il piano individuato dalle guide conduttrici è ortogonale ad un campo magnetico uniforme di modulo Bin=5 T. Si determini; a) la forza elettromitrice indotta (in Volt); b) la corrente che circola nella resistenza (in Ampere); c) la potenza dissipata per effetto Joule (in Watt). a. (0.5,0.01,0.005) b. (5,1,5) c. (5,0.1,0.5) d. (0,0,0) e. (0.5,1,0.5)

3

CORRETTORE C

QUIZ n. RISPOSTA 1 d 2 d 3 a 4 d 5 b 6 d 7 e 8 a 9 c 10 c 11 d 12 b 13 a

1

Cognome Matricola Nome Gruppo Firma

II prova in itinere di Fisica Applicata (13-01-2009)D

Domande da 1) a 10): +2.6 punti per risposta esatta e -0.6 punti risposta errata. Domande da 11) a 13): fino a +4 punti per risposta corretta e giustificata (nessuna penalità).

1) Quale tra le unità di misura atm, V/m, N/m, g/cm2, nF è un’unità di misura della pressione? a. V/m b. g/cm2 c. atm d. N/m e. nF 2) Un blocco di legno galleggia sull’acqua con 4/7 del suo volume immerso. Determinare la densità assoluta, ρ, del legno in g/cm3, sapendo che ρH2O=1kg/l. a. 0.57 b. 4.3 c. 1.57 d. 0.43 e. 1 3) L’arteria femorale dell’essere umano ha, in media, un diametro di 1.2 cm. Nel corso di una corsa la portata del sangue in essa è di circa 4.5 l/min. Determinare la velocità media del sangue in tale arteria in m/s. a. 0.33 b. 66 c. 0.66 d. 0.22 e. 1.1 4) Un grammo di vapore acqueo (H2O), un grammo di anidride carbonica (CO2), e un grammo di aria (70% di N2 e 30% di O2) vengono posti in eguali volumi alla stessa temperatura. Determinare in quale dei tre casi è maggiore la pressione esercitata dal gas sulle pareti del volume assumendo un comportamento di gas perfetto. a. pressioni uguali nei tre casi b. P(CO2) e p(aria) maggiori di p(H2O) c. p(aria) maggiore d. p(CO2) maggiore e. p(H2O) maggiore 5) Due moli di idrogeno vengono compresse isotermicamente a 40°C da un volume iniziale di 20 l ad un volume finale di 5 l. Calcolare la variazione di energia interna in J nella trasformazione, assumendo che l’idrogeno sia un gas perfetto. a. 4 b. -4 c. 10 d. 0 e. -20 6) Ad una massa di 20 g di azoto a -210°C viene sottratta una quantità di calore di modo che passi dallo stato liquido a quello solido. Quanto vale in cal/K la variazione di entropia dell’azoto nel passaggio di stato (calore latente di fusione dell’azoto pari a 25.7 cal/g)? a. 0 b. -8.15 c. 16.3 d. -16.3 e. 8.15 7) La membrana di fibra nervosa (assone) è molto sottile e di spessore uniforme. Pertanto, ad essa si può applicare la formula relativa alla capacità elettrostatica di un condensatore a facce piane e parallele. Se lo spessore medio della membrana è di 120 Å (si ricordi che 1 Å=10-10 m) e 9 è il valore della costante dielettrica relativa del tessuto che la costituisce quanto vale in μF la capacità di 1 cm2 di membrana (ε0=8.86×10-12 C2N-1m-2)? a. 1.5 b. 0.15 c. -9 d. 0.0015 e. 8.86 8) In un punto a distanza r da un filo infinito, percorso da una corrente I, viene misurato un campo magnetico di modulo 50 G. Quanti Gauss ci aspettiamo di misurare ad una distanza di 5r dal filo? a. 50 b. 2 c. 10 d. 0 e. 20 9) Determinare in gradi l’angolo limite, in gradi, corrispondente al passaggio della luce dal diamante (N=2.34) all’aria a. 89 b. 64.7 c. 40.2 d. 25.3 e. 12.6 10) Un oggetto è posto 100 cm a sinistra di una lente divergente di focale f=-25 cm. Esso produce un’immagine a.all’infinito b. reale, 20 cm a sinistra c. virtuale, 20 cm a destra d. reale, 20 cm a destra e. virtuale, 20 cm a sinistra

2

D*******************D (Per i seguenti tre esercizi giustificare la risposta riportando il procedimento usato)

11) Un serbatoio S contenente un gas è collegato con un manometro ad aria libera [v. figura (a)]; il liquido manometrico è acqua e il dislivello fra i due rami del manometro è h=50 cm. (a) Determinare il valore della differenza di pressione (in Pascal) fra l’interno del serbatorio e l’esterno. (b) Sull’acqua viene successivamente versato dell’olio di densità ρ0=0.90 g/cm3. Sapendo che la lunghezza della colonnina d’olio è h0=10 cm, calcolare il dislivello (in cm) complessivo htot fra i due rami del manometro in queste nuove condizioni. a. (4.9×102,4.1) b. (4.9×103,41) c. (0,41) d. (4.9,41) e. (4.9,41×103) 12) Un serbatoio metallico cubico ha pareti sottili, con spigolo di lunghezza 25 cm, e contiene un gas monoatomico alla pressione di 1 atm alla temperatura di 10 °C. Per prolungata esposizione al sole l’intero sistema si porta alla temperatura di 65 °C. Nell’ipotesi che il volume del serbatoio non si sia modificato e che il gas possa considerarsi perfetto, determinare: (a) la forza (in Newton) che nelle condizioni finali il gas esplica su ciascuna parete del recipiente; (b) la variazione di energia interna (in calorie) del gas conseguente al processo di riscaldamento; (c) la variazione di entropia (in Joule/K) del gas conseguente al passaggio dalle condizioni iniziali a quelle finali. a. (3.67×103,0.11×103,0.149) b. (3.67×103,0.11×103,1.49) c. (3.67×104,0.11,0) d. (0,0.11×103,0) e. (3.67,0.11,1.49) 13) Una sbarretta conduttrice di lunghezza L=40 cm si muove con velocità v=2 m/s su due guide parallele, anch’esse conduttrici, collegate ad una resistenza di valore R=4 Ω (v. figura). Il piano individuato dalle guide conduttrici è ortogonale ad un campo magnetico uniforme di modulo Bin=2 T. Si determini; a) la forza elettromotrice indotta (in Volt); b) la corrente che circola nella resistenza (in Ampere); c) la potenza dissipata per effetto Joule (in Watt). a. (0,0,0) b. (16,0.4,6.4) c. (16,0.8,1.3) d. (1.6,0.4,0.64) e. (2,0.5,1)

3

CORRETTORE D

QUIZ n. RISPOSTA 1 c 2 a 3 c 4 e 5 d 6 b 7 esatta 0.66 μF 8 c 9 d 10 e 11 b 12 b 13 d