Compito di fisica: suono e luce – Simulazione Le due domande (25

Compito di fisica: suono e luce – Simulazione
Le due domande (25 p.ti a domanda) verranno scelte (più o meno!) tra le seguenti.
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Illustra tutte le caratteristiche del suono, specificando preliminarmente la differenza tra
suono puro, suono complesso e rumore.
Descrivi il fenomeno dei battimenti, ricavando la loro equazione.
Descrivi il fenomeno delle onde stazionarie nei tubi chiusi ad una sola estremità.
Descrivi il fenomeno delle onde stazionarie nei tubi chiusi ad entrambi le estremità.
Descrivi in che modo Fizeau misurò la velocità della luce.
Elenca e descrivi tutte le grandezze radiometriche e fotometriche.
Descrivi le leggi della rifrazione della luce e ricava la legge di Snell.
Descrivi il fenomeno della riflessione totale, spiegando il significato di angolo limite.
Bisognerà, poi, svolgere due problemi da scegliere in gruppo di quattro di cui uno da 10 p.ti, due da
15 p.ti e uno da 25 p.ti.
Problemi da 10 p.ti:
1. Un suono di intensità 3,2 × 10–7 W/m2 proveniente dall’esterno attraversa perpendicolarmente
una finestra di 1,3 m2. Calcola l’energia che entra nella stanza in 2 minuti. Calcola, poi, il livello
di intensità sonora del suono.
2. Un’ambulanza si muove a 90 km/h ed emette un segnale acustico di 2000 Hz. Calcola la
frequenza alla quale un osservatore fermo su un marciapiede sente avvicinarsi la sirena.
3. Un foglio di quaderno riceve un irradiamento di 1,6 W/m2 quando è posto a 2 m da una
sorgente. Qual è l’irradiamento se la sorgente è spostata a 8 metri dal foglio?
4. Un raggio di luce proveniente dall’aria incide su un liquido con un angolo di 55° e viene rifratto
con un angolo di 35°. Calcola l’indice di rifrazione del liquido.
Problemi da 15 p.ti:
1. Un segnale acustico a frequenza ultrasonica di 50 kHz, indirizzato verso un camion che si sta
allontanando e diffuso da questo, ritorna indietro e viene ricevuto ad una frequenza di 45.9 kHz.
Sapendo che il suono nell’aria si propaga a velocità c = 340m/s e nell’ipotesi che gli effetti del
vento siano trascurabili, a quale velocità si sta muovendo il camion?
2. Un raggio di luce incide al centri di una faccia laterale di un prisma retto a base di triangolo
rettangolo isoscele, fatto di vetro (n = 1,75) con un angolo di incidenza di 15°. Determina da
quale faccia emerge il raggio e con quale angolo.
3. Una sorgente luminosa puntiforme si trova a 80 cm di profondità al centro di una grande vasca
circolare piena d’acqua. Al di sopra della sorgente un tappeto compatto di ninfee e altre piante
che galleggiano sulla superficie dell’acqua impedisce di vedere la sorgente luminosa
dall’esterno, da qualunque punto si guardi. Qual è la minima superficie dell’area occupata dalle
piante?
4. Una lastra di un particolare vetro, di spessore s, le cui superfici sono trattate in modo da poter
trascurare la frazione di luce riflessa, trasmette metà della luce che l’attraversa. Che percentuale
di luce incidente trasmette un’altra lastra dello stesso vetro, trattata allo stesso modo, ma di
psessore s’=(3/2)s?
Problemi da 25 p.ti:
1. Due altoparlanti A e B sono disposti, come in figura, a distanza d = 4 m fra loro ed emettono, in
fase, onde sonore con lunghezza d’onda λ = 1 m. Spostandosi lungo la semiretta x si noteranno
alcuni minimi.
Determinare quanti sono e in quali posizioni si notano i minimi.
(Tratto dalle Olimpiadi italiane della Fisica, selezione regionale, 1992)
2. La parete di un acquario è formata da due lastre di vetri diversi saldate insieme, di indice di
rifrazione rispettivamente n1 e n2. Un raggio di luce incide sul vetro a contatto con l’aria con un
angolo α.
Stabilisci con quale angolo β il raggio di luce entra nell’acqua (nacqua = 1,3).
Che cosa cambierebbe se la parete fosse formata da 3 lastre di indice di rifrazione diverso?