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Capitolo 4 Le leggi di conservazione
C4_verso_esame.qxd 11-06-2012 14:05 Pagina 1 Capitolo 4 Le leggi di conservazione V E R S O L’ E S A M E 1 Due carrelli si muovono lungo una retta e si urtano. I dati relativi sono presentati nella figura (in alto). Dopo la collisione i due carrelli si muovono come si vede nella parte in basso della figura. Qual è il modulo della velocità v del carrello da 2 kg dopo l’urto? A 1,25 m s⫺1 D 4,0 m s⫺1 ⫺1 B 1,75 m s E 5,0 m s⫺1 C 2,0 m s⫺1 2 m/s 5 Un blocco di 2 kg di massa scivola senza attrito su un piano orizzontale alla velocità di 10 m s⫺1 fino a urtare centralmente un secondo blocco, fermo, avente una massa di 10 kg. Dopo l’urto il primo blocco torna indietro alla velocità di 5 m s⫺1, mentre il secondo procede in avanti – sulla stessa retta – alla velocità iniziale di 3 m s⫺1. Quale riga della seguente tabella è corretta? 1 m/s 6 kg A 2 kg B C 1 m/s D v 6 kg E Quantità di moto del sistema Energia cinetica del sistema si conserva si conserva si conserva non si conserva non si conserva si conserva non si conserva non si conserva non si conserva non si conserva Tipo di urto elastico anelastico elastico anelastico elastico 2 kg [Olimpiadi della Fisica 2010 – Gara di I livello] 6 La macchina X è stata progettata in modo che la parte frontale [Olimpiadi della Fisica 2011 – Gara di I livello] 2 Una sciatrice di 50 kg si lascia andare, dal fianco di una collinetta (punto A in figura), a un’altezza h1 ⫽ 20,4 m, superando un secondo rilievo alto h2 ⫽ 8 m e arrivando in piano nel punto C. In tutto questo percorso l’attrito si può considerare trascurabile. Qual è la velocità della sciatrice nel punto più alto (B) del secondo rilievo? A 9,64 m s⫺1 D 15,6 m s⫺1 ⫺1 B 11,2 m s E 23,6 m s⫺1 C 12,5 m s⫺1 A h1 B h2 C D possa schiacciarsi più facilmente della parte occupata dai passeggeri, nel momento dell’urto contro un ostacolo rigido, per esempio un muro; questa struttura è detta attenuatore d’urto. Una seconda macchina, Y, ha uguale massa ma non è dotata dell’attenuatore. Per studiare la sicurezza delle due macchine si effettua un crash-test, lanciando le due macchine, con la stessa velocità, contro due muri identici. Quali delle seguenti affermazioni sono vere? 1) La forza media sulla macchina X è minore di quella sulla macchina Y. 2) Il tempo impiegato a fermarsi della macchina X è maggiore che per la Y. 3) La variazione di quantità di moto per la macchina X è minore che per la macchina Y. A Solo la 1. B La 1 e la 2. C La 1 e la 3. D La 2 e la 3. E Tutte e tre. [Olimpiadi della Fisica 2010 – Gara di I livello] [Olimpiadi della Fisica 2011 – Gara di I livello] 3 Il grafico rappresenta la forza elastica di una molla in funzione dell’allungamento della molla stessa. Quanto lavoro si compie per allungare questa molla di 40 cm? A 4,8 J F (N) B 6,0 J C 9,6 J D 9,8 J 24 E 24 J 12 7 Una palla da tennis, lanciata in alto verticalmente con velocità v, raggiunge l’altezza h. A che altezza si trova la palla nell’istante in cui la velocità vale v/2? h 2 h A D 4 3 h 3 h B E 3 4 h C 2 [Olimpiadi della Fisica 2009 – Gara di I livello] 8 Per mantenere una massa premuta contro una molla occorre muove in linea retta e ne urta un altro, di massa m2, inizialmente fermo. Dopo l’urto, il primo carrello torna indietro con energia cinetica E1⬘ ⫽ 0,4 J. Calcolare la massa del secondo carrello nell’ipotesi che l’urto sia elastico. applicare una forza di 250 N. La molla è stata compressa di 0,60 m e poi viene lasciata andare. Supponendo che tutta l’energia impiegata per comprimere la molla venga trasferita alla massa al momento del lancio, quanta sarà l’energia cinetica acquistata dalla massa? A 75 J B 90 J C 150 J D 420 J E 22 000 J [Olimpiadi della Fisica 2011 – Gara di II livello] [Olimpiadi della Fisica 2009 – Gara di I livello] O 20 40 x (cm) [Olimpiadi della Fisica 2011 – Gara di I livello] 4 Un carrello di massa m1 ⫽ 200 g e energia cinetica E1 ⫽ 0,9 J si © 2012 Pearson Italia 11-06-2012 14:05 Pagina 2 9 In una prova di abilità un ragazzo deve lanciare un sacchetto di sabbia facendolo arrivare in cima a un palo verticale alto 4 m. Il ragazzo vi riesce, imprimendo al sacchetto una velocità iniziale di 7,5 m s⫺1, quando questo sta a 1,5 m di altezza sul suolo. Nell’ipotesi che la resistenza dell’aria sia trascurabile, con che velocità il sacchetto va a cadere sulla sommità del palo? A 0 m s⫺1 B 0,3 m s⫺1 C 1,4 m s⫺1 D 1,9 m s⫺1 E 2,7 m s⫺1 C D E L’oggetto è in caduta libera. L’oggetto viene sollevato a velocità costante. L’oggetto si muove in basso, sopra un piano inclinato con attrito. Energia C4_verso_esame.qxd totale gra vit azi ca eti on ale cin Spostamento h2 ⫽ 4 m [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] 13 Un oggetto di massa m viene lanciato verso l’alto su un piano h1 ⫽ 1,5 m [Olimpiadi della Fisica 2009 – Gara di I livello] 10 Un cannoncino giocattolo è fissato a un carrellino che si muove verso destra con velocità v lungo un binario rettilineo, come mostrato in figura. Il cannone è puntato nella direzione del moto. Quando il cannone spara un proiettile, il carrello e il cannone, per il contraccolpo, si fermano. Indichiamo con M la massa del carrello con il cannone (compreso il cannone, ma escluso il proiettile) e con m la massa del proiettile. Qual è la velocità del proiettile rispetto al suolo subito dopo che esso è stato sparato? Mv mv A D m M (M + m)v mv B E m M - m (M - m)v C m inclinato privo di attrito con velocità iniziale v0. Nel suo moto l’oggetto è fissato a un estremo di una molla di massa trascurabile che inizialmente è alla lunghezza di riposo. Osservato che il corpo si ferma esattamente al bordo superiore del piano inclinato, all’altezza del punto di sospensione della molla come mostrato in figura, quanto vale la costante elastica della molla? b a v0 [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di II livello] 14 Due carrelli si trovano su una rotaia a cuscino d’aria, disposta v [Olimpiadi della Fisica 2009 – Gara di I livello] ! 11 La figura si riferisce a una forza costante F di componenti Fx ⫽ 5 N e Fy ⫽ 12 N, che agisce su un corpo puntiforme mentre si sposta dal punto P(2 ; 6) al punto Q(14 ; 1), dove le coordinate sono espresse in metri. Quanto lavoro viene esercitato dalla forza durante lo spostamento del corpo? A 0J y (m) B 30 J 10 C 46 J Fy D 56 J E 169 J 5 P Fx Q O 5 10 15 x (m) [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] 12 Nel grafico sono rappresentate l’energia cinetica, l’energia potenziale gravitazionale e l’energia meccanica totale di un oggetto in moto. Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio il moto dell’oggetto? A L’oggetto sta accelerando sopra una superficie orizzontale piana. B L’oggetto si muove verso l’alto sopra un piano inclinato senza attrito. orizzontalmente, su cui possono muoversi con attrito trascurabile. Il carrello A, di massa mA, si muove con una velocità v0 e urta contro un carrello B, di massa mB ⫽ 9mA, inizialmente fermo. Nell’urto, i due carrelli restano agganciati. Quale frazione dell’energia cinetica iniziale del sistema viene trasformata in altre forme (energia sonora, termica, …) nella collisione? A 1% D 90% B 10% E 99% C 50% [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] 15 Un ragazzo e una ragazza stanno pattinando sul ghiaccio. A un certo istante, quando sono vicini e fermi, si danno una spinta, allontanandosi, e poco tempo dopo sono distanti 8,0 m. La massa del ragazzo è 75 kg, quella della ragazza 45 kg. L’attrito è trascurabile. Qual è lo spazio percorso dalla ragazza in questo intervallo di tempo? A 8,0 m D 4,0 m B 6,5 m E 3,0 m C 5,0 m [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] 16 Una giocatrice di pallacanestro salta in alto in verticale per afferrare un rimbalzo e rimane in aria per 0,80 s. Considerando il moto verticale del centro di massa della giocatrice durante il salto, nell’ipotesi che la sua posizione sia la stessa nell’attimo dello stacco e al momento della ricaduta a terra, di quanto si è sollevato in alto? A 0,52 m D 1,20 m B 0,78 m E 1,56 m C 0,93 m [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] © 2012 Pearson Italia 11-06-2012 14:05 Pagina 3 17 In una partita di tennis uno dei giocatori respinge la palla che gli viene incontro alla velocità di 20 m s⫺1; la palla, la cui massa è di 58 g, viene respinta nella stessa direzione. Il giocatore applica alla palla, con la racchetta, una forza media di 1,24 kN per un tempo di 3 ms. Che velocità ha la palla appena è stata respinta? A 19 m s⫺1 D 44 m s⫺1 B 25 m s⫺1 E 48 m s⫺1 ⫺1 C 35 m s [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] 18 Un satellite si sta muovendo a velocità v0 quando improvvisamente un componente interno esplode spaccandolo in due pezzi di uguale massa che si allontanano uno dall’altro con velocità di modulo v1 e v2 rispettivamente, come mostrato in figura. Quali delle seguenti relazioni tra i moduli delle velocità dei due pezzi è quella corretta? A v1 ⫽ v2 D v1 ⫽ 1,7 v2 B v1 ⫽ 1,2 v2 E v1 ⫽ 1,9 v2 C v1 ⫽ 1,3 v2 21 Il grafico mostra l’andamento della velocità in funzione del tempo per due corpi A e B che si urtano frontalmente in maniera elastica. Si supponga che la risultante delle forze esterne agenti sul sistema dei due corpi sia nulla. Quali tra le seguenti affermazioni sono corrette? 1) Dopo l’urto A e B si muovono nello stesso verso. 2) Le velocità di A e B sono uguali nell’istante centrale della collisione. 3) La massa di B è maggiore di quella di A. A B C D E Solo la 2. Solo la 3. Solo la 1 e la 2. Solo la 2 e la 3. Tutte e tre. v (m/s) C4_verso_esame.qxd 1,2 0,8 B A 1 30° 0,4 60° O 2 [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di I livello] 19 Un oggetto di massa m e dimensioni trascurabili, in moto a ve! locità v , incide sul bordo di una guida circolare priva di attrito con un angolo u rispetto alla normale, rimbalzando elasticamente. La guida, di raggio R, è fissata su un piano orizzontale, anch’esso senza attrito, e la traiettoria risultante è un poligono di n lati inscritto nella guida circolare. La figura mostra un esempio di questa situazione per una traiettoria poligonale di 7 lati (n ⫽ 7). R 1 2 4 3 t (ms) [Olimpiadi della Fisica 2007 – Gara di I livello] 22 Su una rotaia a cuscino d’aria, orizzontale, un carrello A di massa 1,5 kg urta contro un carrello B di massa 2,0 kg inizialmente fermo (si veda la figura). Al carrello B è attaccato un respingente a molla. La distanza tra i due carrelli raggiunge il suo minimo: A quando il carrello B è ancora fermo. B quando il carrello A si arresta. C quando i due carrelli hanno la stessa energia cinetica. D quando i due carrelli hanno la stessa quantità di moto. E quando l’energia cinetica del sistema raggiunge il suo valore minimo. A u B v [Olimpiadi della Fisica 2007 – Gara di I livello] 23 Un blocco di massa M scivola lungo una rampa da un’altezza a) Determinare innanzitutto la variazione di quantità di moto di un corpo di massa m che urta una parete piana e priva di ! attrito, con velocità v che forma un angolo u con la normale alla parete e il valor medio dell’intensità della forza che la parete esercita sul corpo se questa agisce in un intervallo di tempo dt. b) Nel caso esposto sopra di una traiettoria poligonale di n lati entro la guida circolare, quanto vale l’intensità media della forza che la parete circolare esercita sul corpo, assumendo ora che dt sia l’intervallo di tempo tra due urti successivi? c) Passando al limite per n infinitamente grande, che significato ha l’espressione trovata al punto precedente? h0 e urta un altro blocco di massa 2M inizialmente fermo sul piano orizzontale. I due blocchi restano uniti e proseguono risalendo su una seconda rampa fino a un’altezza h1. I tre piani sono opportunamente raccordati in modo che non ci siano irregolarità nel moto dei blocchi. Supponendo di poter trattare le masse come puntiformi e di poter trascurare gli effetti di attrito tra tutte le superfici, quanto vale h1? A h0 B h0/2 C h0/3 D h0/4 E h0/9 [Olimpiadi della Fisica 2008 – Gara di II livello] M 20 Una ragazza di 40 kg corre su per le scale fino al piano superiore, che si trova 5 m più in alto del livello di partenza, impiegando 7 s. La potenza (media) sviluppata dalla ragazza può essere stimata almeno pari a: A 29,0 W D 560 W B 140 W E 1,4 kW C 280 W [Olimpiadi della Fisica 2007 – Gara di I livello] h0 2M h1 [Olimpiadi della Fisica 2007 – Gara di I livello] © 2012 Pearson Italia C4_verso_esame.qxd 11-06-2012 14:05 Pagina 4 28 Di ritorno dalla distribuzione di doni, Babbo Natale parcheg- senta il moto di un carrello di massa 3 kg che descrive una traiettoria rettilinea. Quanto vale la variazione della quantità di moto del carrello tra gli istanti t1 ⫽ 1,5 s e t2 ⫽ 3 s? A 20 kg m s⫺1 20 B 30 kg m s⫺1 ⫺1 15 C 60 kg m s D 80 kg m s⫺1 10 E 90 kg m s⫺1 gia la sua slitta sullo slittodromo di ghiaccio del Polo Nord, stacca le renne, poi si ricorda di aver dimenticato il telefono cellulare sulla slitta; sale sopra lentamente e cammina verso la parte anteriore della slitta per un tratto d ⫽ 2,8 m. Sapendo che la massa della slitta è M ⫽ 120 kg , che Babbo Natale pesa 2/3 della slitta e che l’attrito tra la slitta e il ghiaccio è del tutto trascurabile, di quanto si sposta la slitta? Velocità (m/s) 24 Il grafico della velocità in funzione del tempo in figura rappre- 5 [Olimpiadi dellaFisica 2006 – Gara di II livello] 29 Il grafico rappresenta l’andamento nel tempo della velocità di 0 un oggetto di 2,0 kg che si muove su una rotaia diritta, orizzontale e con attrito trascurabile. ⫺5 ⫺15 ⫺20 1 2 3 4 5 6 7 Tempo (s) [Olimpiadi della Fisica 2007 – Gara di I livello] 25 Un carrello si sta muovendo lungo il percorso di una montagna russa mostrato in figura. Nel punto A la sua velocità vale 10 m s⫺1. Se l’attrito può essere trascurato, quale sarà la velocità del carrello nel punto B? A 14 m s⫺1 D 26 m s⫺1 ⫺1 B 20 m s E 31 m s⫺1 C 22 m s⫺1 A B Velocità (m/s) ⫺10 B 4 C 3 E 2 D 1 O A F 2 4 6 Tempo (s) 8 10 12 In quale dei seguenti tratti non viene fatto lavoro sull’oggetto? A AB B EF C CD D DE E Non viene mai fatto lavoro sull’oggetto. [Olimpiadi della Fisica 2005 – Gara di I livello] 30 Un oggetto di massa pari a 2 kg, che si sta muovendo a una ve- 50 m 30 m 10 m [Olimpiadi dellaFisica 2006 – Gara di I livello] 26 Una particella di massa m, che inizialmente si sta muovendo lungo l’asse x con una velocità v, urta una particella di massa 2m inizialmente ferma. In seguito all’urto la prima particella si ferma, mentre la seconda particella si divide in due parti di uguale massa che si muovono in direzioni che formano uno stesso angolo u ⫽ 0 con l’asse x, come mostrato in figura. Quale delle seguenti affermazioni descrive correttamente la velocità delle due parti? A Entrambe le parti si muovono con velocità v. B Una delle due parti si muove con velocità v, l’altra con velocità minore di v. C Entrambe le parti si muovono con velocità v/2. D Una delle due parti si muove con velocità v/2, l’altra con velocità maggiore di v/2. E Entrambe le parti si muovono con velocità maggiore di v/2. m u v m 2m prima m locità di 10 m s⫺1 in direzione nord, subisce un urto perfettamente elastico con un oggetto di massa pari a 5 kg che sta viaggiando a una velocità di 4 m s⫺1 verso sud. Quanto vale la quantità di moto totale del sistema dei due oggetti immediatamente dopo l’urto? A 0 B 20 kg m s⫺1, verso nord. C 20 kg m s⫺1, verso sud. D 40 kg m s⫺1, verso nord. E 40 kg m s⫺1, verso sud. [Olimpiadi della Fisica 2005 – Gara di I livello] 31 La figura rappresenta il grafico di una forza Fx(t) che dipende dal tempo e che agisce su una particella che si sta muovendo lungo una direzione x. Quanto vale l’impulso totale trasmesso alla particella? Fx (N) A 0 3 B 1 kg m s⫺1 C 2 kg m s⫺1 D 3 kg m s⫺1 2 E 4 kg m s⫺1 1 u m O 1 2 3 t (s) dopo [Olimpiadi della Fisica 2005 – Gara di I livello] [Olimpiadi della Fisica 2006 – Gara di I livello] 32 Un calcolo ha fornito un risultato le cui unità di misura sono massa 2m colpisce una particella di massa m inizialmente ferma. Se le particelle rimangono unite dopo l’urto, quale frazione dell’energia cinetica iniziale viene persa nell’urto? A 0 D 1/2 B 1/4 E 2/3 C 1/3 J N W⫺1 kg⫺1. Quali unità si ottengono semplificando l’espressione trovata? A s B m C kg D m2 E m s⫺1 [Olimpiadi della Fisica 2006 – Gara di I livello] [Olimpiadi della Fisica 2005 – Gara di I livello] 27 In un urto unidimensionale non relativistico, una particella di © 2012 Pearson Italia C4_verso_esame.qxd 11-06-2012 14:05 Pagina 5 33 Due oggetti puntiformi A e B di massa uguale sono sospesi uno 34 Un carrello di massa m e lunghezza L è appoggiato su un pia- a un filo inestensibile e l’altro a un filo elastico. I due fili sono fissati separatamente a uno stesso punto di sospensione S. Gli oggetti sono disposti come nella figura, con il filo elastico alla lunghezza di riposo e vengono lasciati andare. Quando gli oggetti passano per la verticale, si osserva che i due fili hanno la stessa lunghezza. Calcolare il rapporto tra le velocità dei due oggetti, nel momento in cui passano per la verticale. no orizzontale. Nel suo interno si trova una pallina di massa uguale a quella del carrello (vedi figura). Al carrello viene impresso un impulso che lo mette in moto con v velocità v verso destra. Studiare ciò che accade successivamente; in particolare: a) determinare la velocità della pallina e del carrello dopo il primo urto, giustificando le relazioni trovate; b) determinare la dipendenza della velocità dal tempo sia per il carrello che per la pallina, per ogni istante dopo l’inizio del moto c) rappresentare in grafici s-t e v-t il moto del carrello e della pallina riferiti: – a un sistema di riferimento assoluto, solidale con il piano orizzontale; – a un sistema di riferimento in moto, solidale con il carrello. B A S ⌬l NOTA: si trascuri l’attrito e si considerino perfettamente elastici gli urti fra il carrello e la pallina. Assumere come posizione di partenza quella rappresentata in figura. [Olimpiadi della Fisica 1992 – Selezione regionale] [Olimpiadi della Fisica 1991 – Selezione regionale] V E R S O L’ U N I V E R S I T À ! ! ! F ⭈ s di una forza F il cui punto 35 Con riferimento al lavoro L ⫽ ! di applicazione si sposta di s possiamo dire che: A L non può essere mai negativo. ! ! B L è massimo se F e s sono paralleli e discordi. L non può essere mai nullo. ! ! L è nullo se F e s sono ortogonali. ! ! E L è nullo se F e s sono paralleli. C D 36 Un ciclista viaggia con velocità v in salita su una strada con pendenza del 2% (rapporto tra dislivello e percorso), la massa uomo ⫹ bici è m, l’accelerazione di gravità è g e gli attriti sono trascurabili. Quale delle seguenti affermazioni è corretta? Il peso e la forza di gravità sono forze uguali e opposte. 100 mgv. B La potenza sviluppata è 2 C Il ciclista compie lavoro negativo. D La forza di gravità compie lavoro positivo. 2 mgv. E La potenza sviluppata è 100 [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] ! 37 La forza F di modulo F ⫽ 32 N è applicata a un punto che si sposta nella direzione e nel verso indicati in figura di !uno spostamento s ⫽ 450 cm. Il lavoro compiuto dalla forza F è pari a: A ⫺7200 J 72 J ⫺72 J D ⫺72 23 J E 72 23 J F ⫽ 32 N 60° to percorrendo un tratto di lunghezza l. Se l’accelerazione di gravità è g, il lavoro fatto dalla gravità vale: A mgl D mg sen 90° B zero E mg cos 0° C ml [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] A B C 38 Un ragazzo di massa m fa pattinaggio sopra un lago ghiaccia- 120° s [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] 39 Una centrale idroelettrica si avvale dell’acqua di un laghetto che si trova sopraelevato di h. Nell’ultimo triennio ha consumato la massa m d’acqua. Se g è l’accelerazione di gravità: A la pressione presente nella turbina era mgh. B la potenza prodotta è stata mgh. C l’energia prodotta è stata mg/h. D la potenza prodotta è stata mg/h. E l’energia prodotta è stata mgh. [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] 40 Un sasso lasciato cadere da 20 cm di altezza produce sulla sabbia una buca di profondità 3 mm. Se lo stesso sasso è lasciato cadere da un’altezza doppia produrrà una buca profonda (circa): A 1 cm D 2 mm B 12 mm E dipende dalla massa del sasso. C 6 mm [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] 41 Dire quale degli elenchi di termini sotto riportati identifica grandezze tutte vettoriali: A accelerazione, densità, energia potenziale. B quantità di moto, forza, accelerazione. C forza, quantità di moto, energia cinetica. D nessuna risposta delle precedenti è corretta. E energia cinetica, accelerazione, velocità angolare. [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] © 2012 Pearson Italia C4_verso_esame.qxd 11-06-2012 14:05 Pagina 6 42 Un astronomo osserva che un meteorite, di massa m1 e velo- 48 Una pietra della massa di 5 kg cade da un’altezza di 5 m e fini- cità v1, si dirige contro un secondo meteorite, avente massa m2 ⫽ 2m1 e velocità v2 ⫽ v1/2, che gli va incontro sulla stessa retta. Si può asserire che: A l’urto sarà elastico. B i meteoriti hanno la stessa quantità di moto. C i meteoriti non si possono incontrare. D il baricentro del sistema è all’infinito. E i meteoriti hanno quantità di moto uguali e opposte. sce su un chiodo, facendolo penetrare di 2,5 cm in un asse di legno. Se la pietra non rimbalza dopo l’urto, la forza media esercitata dalla pietra sul chiodo è circa: A 10 N D 104 N B 100 N E 105 N 3 C 10 N [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] 43 In un sistema ........................ la quantità di moto totale si conserva. Qual è la parola mancante? A inerziale D aperto B conservativo E meccanico C isolato [Prova di ammissione ai corsi di laurea in Medicina, Odontoiatria, Veterinaria] 44 Quale delle seguenti è l’unità di misura della potenza? A B C N s⫺1 Nms N m s⫺1 D E N m s⫺2 kg m s⫺1 [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 45 Una forza di 20 N che agisce su un carrello di 2 kg spostandolo su un piano orizzontale nella direzione della forza compie un lavoro di 100 J. Lo spostamento del carrello è di: A 0,40 m D 6,2 m B 2,5 m E 10 m C 5,0 m [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] ! ! 46 Il lavoro di una forza costante F e uno spostamento s è: A pari al prodotto scalare della forza e dello spostamento. B pari al prodotto vettoriale della forza e dello spostamento. C ortogonale a entrambi. D nullo. E dipendente dal sistema di riferimento. [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 47 Se una forza agente su una particella è conservativa, il lavoro che essa compie per uno spostamento della particella dalla posizione A alla posizione B: A dipende dalla velocità della particella. B dipende dalla traiettoria percorsa. C è nullo. D dipende dalla lunghezza della traiettoria percorsa. E dipende soltanto da A e da B. [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 49 L’impulso di una forza costante può essere calcolato come: A B C D E il prodotto tra la forza e l’intervallo di tempo durante il quale essa agisce. il prodotto tra la forza e lo spazio percorso. il rapporto tra la forza e lo spazio percorso. il prodotto della forza per la velocità. il rapporto tra la forza e l’intervallo di tempo durante il quale essa agisce. [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 50 Quanto vale l’energia cinetica di un corpo di massa 6 kg avente una quantità di moto pari a 6 N s? A 0,25 J D 1,50 J B 0,75 J E 9J C 1J [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 51 Se una forza di 4 N agisce su una massa di 4 kg per 2 s, la variazione della quantità di moto è: A 1 kg m/s B 2 kg m/s C 4 kg m/s D 8 kg m/s E 16 kg m/s [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 52 Un corpo di massa M è lanciato verticalmente verso l’alto con velocità v; nel punto più alto della sua traiettoria: A la sua quantità di moto è Mv. B la sua quantità di moto è nulla. C la sua quantità di moto è 2Mv. D la sua quantità di moto dipende dall’altezza raggiunta. E la sua quantità di moto è massima. [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] 53 Le quantità di moto: si sommano come gli scalari. si sommano con la regola del parallelogramma. C si misurano in N m/s. D sono proporzionali all’accelerazione. E sono proporzionali all’energia. A B [Prova di ammissione al corso di laurea in Ingegneria] © 2012 Pearson Italia C4_verso_esame.qxd 11-06-2012 14:05 Pagina 7 Soluzioni 1 2 3 4 C D A Per la conservazione dell’energia e dell’impulso si ha: • E1 ⫽ E⬘1 ⫹ E⬘2 p1 ⫽ ⫺p⬘1 ⫹ p⬘2 dove la seconda equazione esprime la relazione tra i moduli dell’impulso (il segno meno davanti a p1⬘ esprime il fatto che il primo carrellino dopo l’urto ha invertito il verso di moto). La relazione tra energia cinetica E e modulo dell’impulso p è p2 E⫽ , da cui p ⫽ 22mE. Sostituendo le espressioni nella 2m seconda equazione del sistema, si trova: 22m2 1E1 - E⬘12 ⫽ 22m1E1 ⫹ 22m1E⬘1 da cui: m2 ⫽ 5 6 7 8 9 10 11 12 E1 - E⬘1 m1 ⫽ 1 kg E 29 30 31 32 D 33 E A B A C m(v20 - 2ga) (b - a)2 ; si applica la conservazione dell’energia. D C B D D 2mv cos u a) Fm ⫽ , come si ricava dal teorema dell’impulso; dt 2 mv b) Fm ⫽ , considerando che localmente si può sostituire la R guida circolare con il suo piano tangente e utilizzare nuovamente il teorema dell’impulso; c) poiché il risultato precedente è indipendente dal numero di urti, è evidente che nel caso di n che tende a infinito l’espressione precedente coincide con quella della forza centripeta in un moto circolare uniforme. 20 C 21 C B C C C s ⫽ 1,12 m; è sufficiente ricordare che in questo caso, non agendo forze esterne, il centro di massa… A C E vB k¢l2 ⬍ 1; si applica la conservazione dell’energia = 1 vA C 2mgh meccanica nei due casi. pallina vp ⫽ v. È sufficiente applicare la conservazione della quantità di moto tenendo conto che le masse del carrello e della pallina sono uguali; b) nel primo intervallo di durata L/v la pallina è ferma rispetto al suolo, il carrello si muove con velocità v; successivamente, in un secondo intervallo, sempre di durata L/v, sarà la pallina a muoversi con velocità v, mentre il carrello rispetto al suolo sarà fermo; dopodiché il ciclo ricomincia. B E E 34 a) dopo il primo urto: velocità del carrello vc ⫽ 0; velocità della B 13 k ⫽ 14 15 16 17 18 19 12E1 + 2E⬘122 22 23 24 25 26 27 28 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 D E C B E C B E C C C A E D A B D B B © 2012 Pearson Italia