esercizi fisica classe terza liceo scientifico

ESERCIZI FISICA CLASSE TERZA LICEO SCIENTIFICO
1 Una molla di costante elastica k = 9,8 N/m è disposta verticalmente con il suo estremo libero
agganciato a un cubo di lato a = 10 cm e densità incognita, ma superiore a quella dell’acqua,
dove è completamente immerso. La temperatura del cubo è inizialmente di 27 °C, mentre l’acqua
si trova a 47 °C. La molla risulta allungata di un tratto pari al lato del cubo. La massa
complessiva dell’acqua è di 3,0 kg. Escludi scambi di calore con l’esterno e considera che la
molla sia perfettamente isolante. Il calore specifico del cubo è 500 J/kg·K.
 Calcola la temperatura finale del cubo.[319K ]
2
Una barra di piombo, lunga inizialmente 2,87 m e alla temperatura d3i 28 K, aumenta la sua
lunghezza dello 0,20% a causa di una variazione di temperatura. Sapendo che il coefficiente
di dilatazione lineare del piombo è 29·10–6 K–1, calcola:
 la temperatura finale della barra; [397K ]
 la lunghezza della barra alla temperatura di 715 K. [ 2,9 m]
3
Un calorimetro con equivalente in acqua me = 15 g contiene 200 g di acqua alla temperatura di
20,1 °C. Viene inserito nel calorimetro un blocchetto di ottone precedentemente scaldato alla
temperatura di 95,0 °C. Il termometro del calorimetro segna una temperatura di equilibrio di
23,6 °C. L'ottone ha un calore specifico di 380 J/(kg·°C); calcola:
 la massa del blocchetto di ottone; [116 g ]
 la quantità di calore trasferita dal blocchetto al sistema acqua-calorimetro. [ 3,15KJ]
4
Un blocco di stagno di massa 30 kg e temperatura iniziale 25 °C viene riscaldato per essere
completamente fuso alla temperatura di 232 °C. Sapendo che il calore specifico dello stagno è
240 J/(kg·°C) e il suo calore latente di fusione 5,9·104 J/kg, calcola:
 l’energia necessaria per compiere l’intero processo; [3300KJ ]
 la potenza necessaria per completare il processo in 10 min. [ 5,4 KW]
5 Un vagone di massa M = 5 · 103 kg sta viaggiando lungo un binario rettilineo a velocità costante.
Un elicottero deposita all’interno del vagone dei sacchi di sabbia di massa m = 100 kg. Supponi
che si possa trascurare l’attrito e che i sacchi vengano collocati dolcemente all’interno del
vagone.
 Quanti sacchi bisogna depositare per dimezzare l’energia cinetica del vagone rispetto a quella
iniziale? [50 ]
6 Un disco di raggio R = 1,0 m e massa M = 1,0 kg sta ruotando senza attrito con velocità angolare 0
= 16 rad/s attorno al suo asse. A un certo istante il disco viene rallentato grazie all’applicazione
di un momento di forza costante pari a 1,0 N · m.
 In quanto tempo la velocità angolare si dimezza? [4s ]
7 Un pianeta di forma sferica ha una densità media che è 4 volte quella terrestre. Il raggio di questo
pianeta è 1/4 di quello terrestre. Considera anche la Terra di forma perfettamente sferica.
 Calcola l’accelerazione di gravità sul pianeta. [ g]
8 L’orbita di un satellite attorno alla Terra ha raggio 4,0·106 m. Per una causa interna al sistema, il
satellite comincia a perdere quota muovendosi a spirale attorno alla Terra. Dopo un certo tempo
si ritrova in un’orbita di raggio dimezzato rispetto a quello iniziale.
 Calcola la velocità del satellite. [ 20000 m/s]
9 Un razzo ha una certa velocità di fuga da un pianeta che ha massa pari a 9 volte quella terrestre e un
raggio 4 volte quello terrestre.
 Calcola il rapporto tra la velocità di fuga da questo pianeta e la velocità di fuga dello stesso
razzo dal pianeta Terra. [ 3/2]
10 Un gas perfetto compie una trasformazione isoterma che lo porta da uno stato P1 = 1,0 atm,
V1 = 10 L allo stato P2 = 2,0 atm. Successivamente, tenendo costante la pressione, si raddoppia la
temperatura.
 Di quanto è variato, in percentuale, il volume finale rispetto a V1? [invariato ]
11 Una lastra di lunghezza L = 1,0 cm, area 1,0 m2 e conducibilità termica  = 10 W/m·K è posta tra
due sorgenti. La sorgente calda è costituta da un contenitore in equilibrio termico con 0,1 moli di
gas perfetto alla pressione P = 1,0 atm e di volume V = 4,157 L. La quantità di calore trasmessa
in 100 s è pari a 2,0 · 106 J.
 Calcola la temperatura della sorgente fredda. [ 490K]