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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
© CGT Centro di Geotecnologie dell’Università degli Studi di Sienavia Vetri Vecchi, 3452027 - San Giovanni Valdarno (AR)Italywww.geotecnologie.unisi.itTEL. +39 055-9119400FAX: +39 055-9119439e-mail: [email protected]
Quest’opera è stata rilasciata sotto la licenza Creative Commons Attribuzione-Non commerciale-Nonopere derivate 2.5 Italia. Per leggere una copia della licenza visita il sito webhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/it/ o spedisci una lettera a Crative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, USA.
Edizione: Febbraio 2008
3
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
4
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
5
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.