Fisica per scienze biologiche

(1)

Fisica per scienze biologiche

A.A. 2016/17 - Esame 20.06.2017

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. Nel riprogettare un sistema di irrigazione utilizzato all’attico di un palazzo di 6 piani (figura) si vuole sfruttare una cisterna di raccolta dell’acqua piovana posta sotto il piano stradale profonda circa 3 m.

a. (*) Sarebbe possibile utilizzare una pompa ad aspirazione posta direttamente all’attico? Motiva la risposta.

b. (**) Una pompa ad immersione nella cisterna spinge l’acqua fino all’attico.

Se P

a

è la pressione dell’acqua all’attico necessaria per l’irrigazione, quale deve essere la pressione P

_o

esercitata dalla pompa?

c. (**) L’innaffiamento deve avere una portata di 20 litri al minuto. Quale deve essere la potenza della pompa ad immersione?

d. (***) Sapendo che l’acqua di rete costa circa 1. Euro/m

³

mentre il costo dell’energia elettrica è di 0.5 Euro kWh, converrebbe utilizzare l’acqua della cisterna o l’acqua di rete? Spiega perché.

2. Al corso della patente di guida ti insegnano che in frenata lo spazio di arresto del mezzo aumenta all’aumentare della velocità del mezzo.

a. (*) E’ ragionevole ipotizzare che l’aumento dello spazio di arresto sia proporzionale al quadrato della velocità? Spiega perché.

b. (**) Come cambia lo spazio di frenata andando ad una velocità v

^o

, se invece di essere solo fossi in due sullo stesso motorino? Indica con M

m

la massa del motorino, M

_o

la tua massa e M

_a

la massa del tuo amico.

c. (**) Scendi frenando lungo una discesa con inclinazione del 10% a velocità costante. Se L è il tratto percorso, quale è l’energia dissipata per attrito dai freni?

La pendenza stradale è il rapporto tra la differenza di quota e la lunghezza del

percorso orizzontale.

(2)

d. (*) L’impianto dei freni idraulici è costituito da un pistoncino di sezione S

A

in corrispondenza della leva del freno, e da due pistoni di sezione S

B

che stringono le ganasce del freno. Se F

A

è la forza sul pistone A, quale è la forza F

_B

Fisica per scienze biologiche

Fisica per scienze biologiche

A.A. 2016/17 - Esame 20.06.2017

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. Nel riprogettare un sistema di irrigazione utilizzato all’attico di un palazzo di 6 piani (figura) si vuole sfruttare una cisterna di raccolta dell’acqua piovana posta sotto il piano stradale profonda circa 3 m.

a. (*) Sarebbe possibile utilizzare una pompa ad aspirazione posta direttamente all’attico? Motiva la risposta.

b. (**) Una pompa ad immersione nella cisterna spinge l’acqua fino all’attico.

Se P

è la pressione dell’acqua all’attico necessaria per l’irrigazione, quale deve essere la pressione P

esercitata dalla pompa?

c. (**) L’innaffiamento deve avere una portata di 20 litri al minuto. Quale deve essere la potenza della pompa ad immersione?

d. (***) Sapendo che l’acqua di rete costa circa 1. Euro/m

mentre il costo dell’energia elettrica è di 0.5 Euro kWh, converrebbe utilizzare l’acqua della cisterna o l’acqua di rete? Spiega perché.

2. Al corso della patente di guida ti insegnano che in frenata lo spazio di arresto del mezzo aumenta all’aumentare della velocità del mezzo.

a. (*) E’ ragionevole ipotizzare che l’aumento dello spazio di arresto sia proporzionale al quadrato della velocità? Spiega perché.

b. (**) Come cambia lo spazio di frenata andando ad una velocità v

, se invece di essere solo fossi in due sullo stesso motorino? Indica con M

la massa del motorino, M

la tua massa e M

la massa del tuo amico.

c. (**) Scendi frenando lungo una discesa con inclinazione del 10% a velocità costante. Se L è il tratto percorso, quale è l’energia dissipata per attrito dai freni?

La pendenza stradale è il rapporto tra la differenza di quota e la lunghezza del

percorso orizzontale.

d. (*) L’impianto dei freni idraulici è costituito da un pistoncino di sezione S

in corrispondenza della leva del freno, e da due pistoni di sezione S

che stringono le ganasce del freno. Se F

è la forza sul pistone A, quale è la forza F

su ciascuna ganascia?

3. Immagina di essere su un’amaca come in figura, facendo opportune considerazioni e approssimazioni:

a. (**) Valuta la tensione del cavetto A

b. (*) Indica le componenti orizzontale e verticale delle forze esercitate dall’amaca sul tronco dell’albero

c. (*) Valuta la forza di attrito totale che l’albero esercita sul cavo.

4. Un defibrillatore medico può accumulare 1020 J di energia in un condensatore da 210 µF:

a. (*) Qual è la tensione ai capi del condensatore?

b. (*) Se il condensatore scarica 320 J di energia in 2.2 ms, quale potenza media viene trasferita in questo intervallo di tempo?

c. (*) Dopo 1.1 ms di quanto è variata la capacità del condensatore?

d. (*) La resistenza elettrica tra elettrodi e corpo deve essere alta o il più piccola possibile? Spiega perché.

A