Fisica per scienze biologiche

Fisica per scienze biologiche

A.A. 2016/17 - Esame 11.09.2017

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. Un progetto prevede di usare l’energia prodotta dagli atleti in palestra per alimentare i servizi della palestra stessa e pensi che potresti utilizzare lo stesso metodo per risparmiare sulla corrente elettrica in casa. Per renderti conto se la cosa è ragionevole osservi che il un forno a microonde da 600 W ti permette di scaldare la tazza di latte in 30 s.

a. Quale è l’energia necessaria a scaldare il latte?

b. Quanti piani di scale dovresti salire per fare lo stesso lavoro? (sugg.: quanto è alto un piano di scale? Quanti metri devi salire?)

c. Che velocità dovresti tenere (piani di scale al secondo) per sviluppare la stessa potenza del forno a microonde?

d. Durante la corsa il rendimento, definito come il rapporto tra energia assorbita e lavoro svolto, è stimato intorno al 50%. Quante Calorie consumeresti per scaldare il latte? (1 Caloria alimentare corrisponde a 1 kcal ~ 4.2 kJ)

2. Due cariche (che possiamo assumere puntuali) q e Q si trovano a distanza R

. Per avvicinarle fino alla distanza R

è necessario fare un lavoro L

. Per portarle dalla distanza R

alla distanza R

necessario un lavoro doppio: L

=2L

.

a. Aiutandoti con un grafico e facendo dovute considerazioni, mostra come varia il lavoro necessario ad avvicinare le cariche in funzione della distanza.

b. Esprimi R

in funzione di R

ed R

c. Se le cariche sono dello stesso segno, il lavoro che devo fare per avvicinarle è positivo o negativo?

Spiega la risposta.

3. Nell’immagine alcuni uccelli sono appollaiati sui cavi dell’alta tensione. Questo indica che non c’è corrente nei cavi? Motiva il perché della tua risposta.

4. Nel circuito in figura una batteria da V

=1.5 Vè messa in serie ad un condensatore di capacità C e un resistore di resistenza R. Se all’istante t=0 si chiude l’interruttore I:

a. la differenza di potenziale ai capi del condensatore varia in funzione del tempo?

b. La capacità del condensatore cresce, decresce o rimane costante? Spiega perché.

c. La corrente che passa nella resistenza varia in funzione del tempo oppure resta costante? Perché?

d. Aspettando un “tempo molto lungo” dopo la chiusura dell’interruttore, l’energia totale immagazzinata nel condensatore dipende dalla resistenza R? Spiega perché

e. Rispetto a cose deve essere “molto lungo” in tempo di cui alla domanda precedente?

5. Un’onda acustica in aria ha lunghezza d’onda λ, periodo T, frequenza f, velocità v. Quando l’onda passa dall’aria all’acqua quali di queste grandezze variano e quali restano uguali?

6. Una massa M oscilla appesa ad una molla di costante elastica K con ampiezza massima delle oscillazioni pari ad A.

a. Quale è l’energia meccanica totale del sistema?

b. Quale è il periodo?

c. Quale la frequenza?

d. Se raddoppio l’ampiezza delle oscillazioni, l’energia meccanica diventa…?