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Testi d'esame dell'insegnamento

di Fisica Sperimentale

Fabio MantovaniSara Mariani

CGT Centro di GeoTecnologie, Università degli Studi di SienaSan Giovanni Valdarno, Italy

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Edizione: Febbraio 2008

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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 (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 (21-2-2006)............................................................... 103

Esame scritto di Fisica sperimentale (26-4-2006) 1° modulo.............................................. 109

















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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 2003-

2004, 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 [email protected].

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 = 2.39

rad/s2 all’istante t = 0 e o = 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

7. 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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