Fisica per scienze biologiche

Fisica per scienze biologiche

A.A. 2016/17 - Esame 19.04.2017

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. Camminando su un pavimento di plastica o resina può succedere che il tuo corpo si carichi elettricamente a causa delle cariche elettriche accumulate per sfregamento. Capita poi che toccando un oggetto posto a massa scocchi una scintilla producendo una piccola scossa elettrica. Quando ciò avviene la differenza di potenziale tra te e l’oggetto è di circa V

=20kV.

a. Assumendo che il tuo corpo abbia una capacità di C

=170pF quale è la carica elettrostatica accumulata per sfregamento?

b. Quanto vale l’energia dissipata durante la scarica?

c. Durante il processo di carica, quando il tuo corpo ha accumulato una carica pari alla metà della carica massima, quanto vale la capacità? Spiega perché.

2. Con una mano stai tenendo fermo un libro premuto contro la parete come in figura.

a. La risultante delle forze di attrito è uguale, maggiore o minore della forza peso che agisce sul libro? Spiega perché.

b. Discuti in quali condizioni è corretto dire che la forza di attrito tra il libro

e la parete aumenta aumentando la forza con cui spingi il libro contro il

muro e in quali condizioni, invece, la forza di attrito tra il libro e la

parete rimane costante anche se aumenti la forza con cui spingi il libro

contro il muro.

3. Una corda metallica oscilla con una frequenza f

=175 Hz con una lunghezza d’onda di 53 cm.

a. Calcola la velocità dell’onda.

b. Di quanto bisognerebbe variare la frequenza per raddoppiare la potenza trasportata dall’onda?

c. L’oscillazione della corda produce un’onda acustica nell’aria circostante. Quale è la frequenza dell’onda acustica prodotta nell’aria?

d. Quale è la lunghezza d’onda dell’onda acustica nell’aria circostante?

4. Un elastico come quello in figura viene appeso ad un gancio e ad esso viene appesa una massa M=1 kg e lasciata cadere dalla posizione in cui l’elastico è alla lunghezza di riposo. L’elastico si allunga al massimo di 9.5 cm poi comincia ad oscillare.

a. Quanto vale l’energia cinetica della massa quando l’elastico è alla sua massima estensione?

b. Calcola la costante elastica dell’elastico.

c. Individua le componenti dell’energia meccanica totale e, aiutandoti con dei grafici, mostra come esse variano durante un’oscillazione completa.

d. Dopo un certo tempo la massa smette di oscillare. Trova la quota di equilibrio, valuta l’energia elastica e l’energia dissipata per attrito.

5. Versi dell’acqua in una bottiglia fino a che questa non raggiunge 12 cm di altezza. Quindi versi lentamente uno strato di 6.8 cm di olio di oliva in modo che galleggi sulla superficie dell’acqua. La densità dell’olio è 0.92 g/cm

.

a. Calcola la pressione sul fondo del recipiente.

b. Calcola la pressione all’interfaccia tra Aria e Olio

c. Sulla parete verticale della bottiglia in prossimità del fondo c’è un piccolo foro orizzontale da cui esce

l’acqua, facendo opportune ipotesi e semplificazioni valuta la velocità con cui esce l’acqua.