Fisica per scienze biologiche

Fisica per scienze biologiche

A.A. 2016/17 - Esame 11.07.2017

Matricola Nome Cognome

Da consegnare insieme al foglio con le soluzioni

Nota: nel risolvere gli esercizi ricordati che saranno valutati:

• La capacità di analizzare le domande e proporre ipotesi interpretative.

• L’applicazione di modelli fisici adeguati alla situazione proposta.

• La correttezza dello svolgimento e l’uso di adeguati strumenti grafici e/o matematici

• Capacità di argomentare le scelte, commentare la soluzione e valutare i risultati usando un linguaggio appropriato

1. Andando in bicicletta a 20 km/h si consumano circa 500 kcal/h oltre al consumo dovuto al metabolismo basale (a riposo) che possiamo stimare essere 100 W. Invece camminando a 5 km/h si consumano circa 220 kcal/h oltre al metabolismo basale. [ricorda che 1kcal=1Cal dietetica = 4186 J ] a. (*) Quale è il consumo giornaliero in kcal dovuto al solo metabolismo basale ?

b. (*) Immagina di dover venire all’università a piedi (5km/h) o in bicicletta (20 km/h) e valuta il consumo giornaliero in kcal.

2. La pompa con la quale annaffi il giardino prende acqua da un rubinetto che fornisce 8 litri di acqua al minuto.

a. (*) Quale è la velocità dell’acqua che esce dalla pompa se questa ha un diametro di 2.5 cm?

b. (*) Se usi una doccetta con apertura variabile la velocità dell’acqua aumenta, come varia la velocità in funzione del diametro dell’apertura della doccetta?

3. Un disco da hockey su ghiaccio che si sta scivolando con velocità v

percorre una distanza L prima di fermarsi

a. (*) Indica su un diagramma le forze che agiscono sul disco durante il moto (vettori)

b. (*) Indica direzione e verso dell’accelerazione durante il moto.

c. (**) Mostra la relazione tra la velocità iniziale

del disco e il lavoro delle forze di attrito necessario a fermarlo.

d. (**)Puoi esprimere il coefficiente di attrito dinamico tra ghiaccio e disco in funzione di v

e L?

e. (*) Come varia l’energia potenziale del disco mentre scivola sul ghiaccio fino a quando si arresta?

4. Lanci un sasso in verticale con una velocità iniziale v

diretta verso l’alto.

a. (*) Riporta su un grafico la velocità in funzione del tempo, v(t)

b. (*) Riporta su un grafico lo spazio percorso in funzione del tempo s(t)

c. (*) Quanto vale la velocità all’altezza massima?

d. (*) Discuti come varia l’accelerazione lungo la traiettoria sia nel caso si possa trascurare l’attrito sia nel caso l’attrito non sia trascurabile.

e. (*) Mostra su un grafico l’andamento dell’energia potenziale gravitazionale, cinetica e meccanica totale del sasso lungo la traiettoria.

5. Sulle superfici di due sfere di raggio l’una il doppio dell’altra: r

=2r

come in figura, è distribuita in modo uniforma una eguale quantità di carica Q. Facendo opportune approssimazioni e considerazioni…

a. (*) Quale è il rapporto tra le densità di carica sulle superfici delle sfere?

b. (**) Mostra i vettori campo elettrico nei punti A e C (a metà distanza tra i centri delle due sfere) e nel punto B (sopra la sfera r

) indicando le componenti dovute alla sfera 1 e alla sfera 2

c. (*) Assumendo la distanza tra le due sfere abbastanza grande rispetto ai rispettivi diametri, quando

valgono i campi elettrici in prossimità delle sue superfici?