Fabio Mantovani Sara Mariani
Testi d'esame dell'insegnamento di Fisica Sperimentale
CGT Centro di GeoTecnologie, UniversitĂ degli Studi di Siena San Giovanni Valdarno, Italy
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Indice Introduzione ............................................................................................................................ 5 Esame scritto di Fisica sperimentale (15-7-2004)................................................................... 7 Esame scritto di Fisica sperimentale (21-7-2004)................................................................. 13 Esame scritto di Fisica sperimentale (28-7-2004)................................................................. 21 Esame scritto di Fisica sperimentale (2-9-2004)................................................................... 29 Esame scritto di Fisica sperimentale (16-9-2004)................................................................. 35 Esame scritto di Fisica sperimentale (30-9-2004)................................................................. 41 Esame scritto di Fisica sperimentale (23-4-2005) 1° modulo................................................ 47 Esame scritto di Fisica sperimentale (7-7-2005) 1° modulo.................................................. 55 Esame scritto di Fisica sperimentale (7-7-2005) 2° modulo.................................................. 63 Esame scritto di Fisica sperimentale (7-7-2005)................................................................... 69 Esame scritto di Fisica sperimentale (25-7-2005) 2° modulo................................................ 77 Esame scritto di Fisica sperimentale (25-7-2005)................................................................. 85 Esame scritto di Fisica sperimentale (7-9-2005)................................................................... 91 Esame scritto di Fisica sperimentale (31-1-2006)................................................................. 97 Esame scritto di Fisica sperimentale (21-2-2006)............................................................... 103 Esame scritto di Fisica sperimentale (26-4-2006) 1° modulo.............................................. 109 Esame scritto di Fisica sperimentale (19-6-2006) 2° modulo.............................................. 115 Esame scritto di Fisica sperimentale (19-6-2006)............................................................... 123 Esame scritto di Fisica sperimentale (4-7-2006) 2° modulo................................................ 129 Esame scritto di Fisica sperimentale (4-7-2006)................................................................. 135 Esame scritto di Fisica sperimentale (18-7-2006) 2° modulo.............................................. 143 Esame scritto di Fisica sperimentale (18-7-2006)............................................................... 149 Esame scritto di Fisica sperimentale (1-9-2006)................................................................. 157 Esame scritto di Fisica sperimentale (19-9-2006)............................................................... 163 Esame scritto di Fisica sperimentale (7-2-2007)................................................................. 171 Esame scritto di Fisica sperimentale (26-2-2007)............................................................... 179 Esame scritto di Fisica sperimentale (26-3-2007)............................................................... 187 Esame scritto di Fisica sperimentale (23-4-2007) 1° modulo.............................................. 193 Esame scritto di Fisica sperimentale (23-4-2007)............................................................... 199 Esame scritto di Fisica sperimentale (18-6-2007) 2° modulo.............................................. 205 Esame scritto di Fisica sperimentale (18-6-2007)............................................................... 211 Esame scritto di Fisica sperimentale (5-7-2007)................................................................. 217 3
Esame scritto di Fisica sperimentale (19-7-2007)............................................................... 223 Esame scritto di Fisica sperimentale (28-8-2007)............................................................... 229 Esame scritto di Fisica sperimentale (21-9-2007)............................................................... 235
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Introduzione Preparare un esame universitario è un esercizio articolato che spesso prevede diversi passaggi da parte dello studente. Frequentare le lezioni, riorganizzare gli appunti, studiare autonomamente su testi didattici e fare esercizi risolvendo problemi sono fasi che contribuiscono al consolidamento degli argomenti trattati dal corso. Un momento importante in questo percorso formativo consiste nel mettersi alla prova utilizzando testi di esami passati. Nel tentativo di agevolare questa fase di studio i docenti dell’insegnamento di Fisica Sperimentale del Corso di Laurea in GeoTecnologie (Centro di GeoTecnologie – Università degli Studi di Siena) hanno realizzato la presente dispensa che raccoglie i testi di tutti gli esami scritti presentati negli appelli degli anni accademici 20032004, 2004-2005, 2005-2006 e 2006-2007. Le prove d’esame sono costituite da due parti. La prima parte è formata da domande a risposta multipla da realizzare in un tempo limitato. Ogni domanda ammette una sola soluzione. Il rispetto del tempo di svolgimento è molto importante, infatti la finalità di questa parte d’esame consiste nel verificare la prontezza immediata nel rispondere a quesiti inerenti a concetti fondamentali della Fisica. Nella seconda parte lo studente è chiamato a risolvere alcuni esercizi che prevedono la realizzazione di uno schema concettuale del fenomeno fisico e l’elaborazione di una serie di passaggi matematici e logici fino al raggiungimento del risultato richiesto. Supportati dall’esperienza maturata nel corso degli anni, i docenti hanno apportato progressivamente piccole modifiche al programma dell’insegnamento di Fisica Sperimentale: i temi d’esame pertanto affrontano argomenti diversi della meccanica, della dinamica, della termodinamica e dell’elettromagnetismo a seconda del programma a cui fanno riferimento. Dall’anno accademico 2004-2005, inoltre, è stata data la possibilità agli studenti di affrontare prove in itinere con lo scopo di verificare il programma relativo solo ad uno dei due moduli che costituiscono l’insegnamento di Fisica Sperimentale. Per migliorare le ristampe future sono molto gradite le segnalazioni di eventuali errori nel testo: si prega di scrivere a fabio.mantovani@unisi.it.
Dr. Fabio Mantovani
Dr.ssa Sara Mariani
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II parte: in 2,5 ore risolvere i seguenti esercizi
1. Una mole di gas perfetto compie il ciclo rappresentato in figura: DA è un’isoterma, BC un’isocora, AB e CD due isobare. I valori dei due volumi estremi sono V1 = 10-3 m3 e V2 = 5 10-3 m3. Determinare il valore V0 per il quale il lavoro del ciclo è nullo.
2. Un carrello A urta con velocità VA = 5 m/s un secondo carrello B di massa 3 Kg, inizialmente fermo. Sapendo che l’urto è totalmente anelastico e che la velocità del sistema dopo l’urto è di 2.5 m/s, determinare la massa del carrello A e la perdita di energia cinetica.
3. Un corpo di massa m = 50 g è legato ad un filo di massa trascurabile e ruota su un tavolo piano orizzontale, privo di attrito, descrivendo una traiettoria circolare. Sapendo che il raggio della circonferenza misura 72 cm e che la velocità angolare è di 30 giri/minuto: a. Determinare il modulo della forza F esercitata sul filo che garantisce il moto b. Determinare il lavoro che la forza F deve compiere affinché il raggio della traiettoria si riduca alla metà del valore iniziale.
4. Un razzo sparato dalla superficie terrestre in verticale raggiunge un’altezza massima h = 150 Km. A questa quota un satellite di massa m viene lanciato dal razzo in direzione tangenziale all’orbita circolare intorno alla Terra. Calcolare il modulo della velocità e il periodo di rivoluzione dell’orbita. (raggio della terra RT = 6400 Km).
5. Una pallina si muove lungo una circonferenza di raggio r = 1.8 m con accelerazione angolare Į = 2.39 rad/s2 all’istante t = 0 e Ȧo = 0. Dopo aver percorso mezzo giro il moto diviene uniformemente decelerato e si ferma dopo un altro mezzo giro. Calcolare l’accelerazione angolare nella fase di decelerazione ed il tempo impiegato a percorrere il giro completo. Se nello stesso tempo il moto fosse stato uniforme, quanto sarebbe stata l’accelerazione centripeta della pallina?
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6. Una metropolitana accelera partendo da una stazione al ritmo di 1.2 m/s2 per metà della distanza che la separa dalla stazione successiva, quindi decelera con lo stesso ritmo nella successiva metà. Se le stazioni distano 1100 m, trovare: a. la durata del percorso tra le due stazioni; b. la massima velocità della metropolitana
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Un blocco di ghiaccio di massa m = 1 Kg avente temperatura t1 = 0° C viene immerso in un recipiente a pareti isolanti contenente 10 litri di acqua a temperatura t2 = 100° C. Una volta raggiunto l' equilibrio termico, calcolare: a. La temperatura del sistema b. La variazione di entropia dell’universo
8.
Un blocco di legno galleggia sull'acqua con 2/3 del suo volume immerso. In olio rimangono invece immersi i 9/10 del volume. Trovare le densità del legno e dell'olio.
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