Fisica per scienze biologiche

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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. In figura un padre sta giocando con il figlio sulla neve. Nel caso a) spinge la slitta e nel caso b) tira la slitta come mostrato. La neve è umida per il caldo e l’attrito con i pattini non è trascurabile.

a. in quale dei due casi lo sforzo far muovere la slitta è minore e perché?

b. (per uno dei due casi) Prima che lo slittino si metta in moto, la forza di attrito può essere maggiore della componente orizzontale della forza esercitata dal padre?

c. (per uno dei due casi) assumi che lo slittino si stia muovendo con velocità costante, disegna un diagramma le forze agenti e la risultante delle forze agenti.

d. Come potrebbe fare il padre per minimizzare lo sforzo di spingere (o tirare) lo slittino?

2. Una pallina da ping pong viene lasciata cadere in verticale dal punto h=0. Il grafico della velocità misurata in funzione del tempo (a

destra in figura) mostra prima un aumento lineare (fino al tempo t

1

) poi aumenta via via più lentamente fino al tempo t

2

da qui in poi procede con velocità che può essere considerata costante. La pallina transita alla quota h

1

al tempo t

1

e alla quota h

2

al tempo t

₂

.

a. Fino a t

¹

l’accelerazione può essere considerata costante? Se si quanto vale? Spiega.

b. Tra h

1

e h

₂

, l’accelerazione aumenta o diminuisce? E’ positiva o negativa? Spiega.

c. Dopo t

²

quanto vale l’accelerazione? Indica le forze agenti in un punto più in basso di h

2

e discuti il

valore della risultante delle forze agenti.

(2)

3. Un giocatore ha lanciato la palla nel punto A e nella foto trova al culmine della traiettoria (B).

a. Quale frazione di energia cinetica a perso net tragitto da A a B?

b. Trascurando l’effetto dell’attrito con l’aria, come è variata l’accelerazione nel tragitto da A (subito dopo il lancio) a B?

c. Mostra la risultante delle forze agenti sulla palla quando si trova nel punto B

4. Un neurone scarica una corrente di 200 µA ad una differenza di potenziale di 75 mV.

a. Quale è la potenza dissipata?

b. Se l’impulso elettrico del neurone dura circa 2ms, quale è l’energia dissipata?

5. Nel caso A in figura un disco di piombo è incollato su un cilindro di legno. In acqua il cilindro di legno affonda per metà della sua altezza.

a. Se si gira il sistema (i due oggetti sono incollati) come in figura B il cubetto di legno affonda di più o di meno di prima?

Spiega perché.

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

¹

=2r

2

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. In figura un padre sta giocando con il figlio sulla neve. Nel caso a) spinge la slitta e nel caso b) tira la slitta come mostrato. La neve è umida per il caldo e l’attrito con i pattini non è trascurabile.

a. in quale dei due casi lo sforzo far muovere la slitta è minore e perché?

b. (per uno dei due casi) Prima che lo slittino si metta in moto, la forza di attrito può essere maggiore della componente orizzontale della forza esercitata dal padre?

c. (per uno dei due casi) assumi che lo slittino si stia muovendo con velocità costante, disegna un diagramma le forze agenti e la risultante delle forze agenti.

d. Come potrebbe fare il padre per minimizzare lo sforzo di spingere (o tirare) lo slittino?

2. Una pallina da ping pong viene lasciata cadere in verticale dal punto h=0. Il grafico della velocità misurata in funzione del tempo (a

destra in figura) mostra prima un aumento lineare (fino al tempo t

) poi aumenta via via più lentamente fino al tempo t

da qui in poi procede con velocità che può essere considerata costante. La pallina transita alla quota h

al tempo t

e alla quota h

al tempo t

.

a. Fino a t

l’accelerazione può essere considerata costante? Se si quanto vale? Spiega.

b. Tra h

e h

, l’accelerazione aumenta o diminuisce? E’ positiva o negativa? Spiega.

c. Dopo t

quanto vale l’accelerazione? Indica le forze agenti in un punto più in basso di h

e discuti il

valore della risultante delle forze agenti.

3. Un giocatore ha lanciato la palla nel punto A e nella foto trova al culmine della traiettoria (B).

a. Quale frazione di energia cinetica a perso net tragitto da A a B?

b. Trascurando l’effetto dell’attrito con l’aria, come è variata l’accelerazione nel tragitto da A (subito dopo il lancio) a B?

c. Mostra la risultante delle forze agenti sulla palla quando si trova nel punto B

4. Un neurone scarica una corrente di 200 µA ad una differenza di potenziale di 75 mV.

a. Quale è la potenza dissipata?

b. Se l’impulso elettrico del neurone dura circa 2ms, quale è l’energia dissipata?

5. Nel caso A in figura un disco di piombo è incollato su un cilindro di legno. In acqua il cilindro di legno affonda per metà della sua altezza.

a. Se si gira il sistema (i due oggetti sono incollati) come in figura B il cubetto di legno affonda di più o di meno di prima?

Spiega perché.

6. 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…

b. Quale è il rapporto tra le densità di carica sulle superfici delle sfere?

c. 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

d. Assumendo la distanza tra le due sfere

abbastanza grande rispetto ai rispettivi

diametri, quando valgono i campi elettrici in

prossimità delle sue superfici?