Compiti delle vacanze di Fisica

1

Compiti delle vacanze di Fisica Classi terze prof. Paola Carcano Anno scolastico 2007/2008 Tutti gli studenti dovranno: A) svolgere gli esercizi allegati, ripassando, per ciascun esercizio la teoria indicata. B) Studiare sul libro di testo il capitolo 8 (già affrontato nel corso dell’anno) e leggere il capitolo 9 (riguardante la dinamica nei riferimenti non inerziali) e rispondere alle seguenti domande: 1) Descrivi il funzionamento del pendolo semplice ed illustra l’equazione caratteristica dell’isocronismo delle piccole oscillazioni. Qual è la relazione che esprime il periodo di oscillazione? 2) Descrivi l’oscillatore armonico ed illustra l’equazione che porta alla determinazione del periodo di oscillazione. 3) Qual è la legge di composizione delle velocità ? 4) Qual è la legge di composizione delle accelerazioni ? 5) Cosa si intende per principio di relatività galileiana ? 6) Cosa sono le forze apparenti e qual è la loro espressione ?

C) Studiare sul libro di testo il capitolo 2 (relativo agli errori di misura) e rispondere alle seguenti domande: 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Quali sono i possibili errori associati all’operazione di misura ? Avendo a disposizione N misurazioni di una stessa grandezza, qual è il valore più probabile di quella grandezza ? Cos’è la semidispersione massima di N misure relative ad una stessa grandezza ? Cos’è lo scarto quadratico medio di N misure relative ad una stessa grandezza ? Cos’è l’errore relativo ? Qual è la legge di propagazione degli errori nella somma o nella differenza ? E nel prodotto o nel quoziente ?

All’inizio dell’anno scolastico 2008/2009, verrà verificato il lavoro svolto durante le vacanze; tale verifica costituirà per tutti la prima valutazione.

1) Conoscenze teoriche: calcolo vettoriale per componenti cartesiane













Rappresenta in un piano cartesiano i vettori a  5i  2 j e b  3i  4 j . Determina per       componenti e in modulo a  b , a  b e a  b e rappresentali. 2) Conoscenze teoriche: relazioni trigonometriche, calcolo vettoriale    Considera i tre vettori in figura, di moduli a  4 , b  2 e c  6 determina:        a) a  b  c e l’angolo tra (a  b  c ) e a   b) i componenti cartesiani dei vettori a e b rispetto ad un opportuno sistema di riferimento cartesiano.     c) a  b ; a  b    d) (a  b )  c

 c

45°

 b

3) Conoscenze teoriche:

legge oraria, spazio percorso, spostamento in un moto rettilineo

Considera il grafico della legge oraria di un corpo che si muove di moto rettilineo e rispondi alle seguenti domande: a) Dove si trova il corpo nell’istante t=2 s ? b) Che velocità ha nell’istante t=4s ? Compiti delle vacanze di Fisica anno 2007/2008

x (m) 3 2 1 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t (s)

-1 -2

Paola Carcano

 a

2 c) Quando il corpo si muove nel verso del riferimento? d) Quanto vale la velocità scalare media nei primi 5 secondi? e) Quanto vale lo spazio percorso nei 10 secondi di osservazione? f) Quanto è lo spostamento nei 10 secondi di osservazione? g) Traccia il grafico della velocità in funzione del tempo 4) Conoscenze teoriche: moto rettilineo uniformemente accelerato Dati i seguenti grafici della velocità ricava i corrispondente grafici della legge oraria, conoscendo il valore x0 riportato. V(m/s) 3 2 1 0

-3

V(m/s)

3

3

2

2

1

1

0 1

2

3

4

5

6

0 1

t(s)

2

3

4

5

6

-1

-1 -2

V(m/s)

x0=3 m

-2

t(s)

1

2

3

4

5

6

t(s)

-1

x0=-1 m

-3

-2

x0=2 m

-3

5) Conoscenze teoriche: moto naturalmente accelerato Due amici lanciano verso l’alto due palline con velocità vo1=16 m/s, vo2=10m/s, da h1=5 m e h2=8 m da terra. Determinare: a) quando le due palline cadranno a terra; b) quando e dove le due palline si incontrano; c) la distanza tra le due palline in funzione del tempo (rappresentarla in un diagramma cartesiano) e la massima distanza tra le palline. 6) Conoscenze teoriche: composizione dei moti, moto parabolico Una pallina viene lanciata da un trampolino inclinato di 30° sull’orizzontale, con velocità iniziale di modulo v0 =4 m/s e il piano d’arrivo è inclinato di 45° come mostrato in figura. Determina: a) la legge oraria della pallina rispetto ad un opportuno riferimento b) la massima altezza raggiunta rispetto al punto di partenza c) l’equazione cartesiana della traiettoria d) il punto di impatto sul piano d’arrivo

vo 30°

45°

7) Conoscenze teoriche: velocità scalare e vettoriale, media e istantanea; moto circolare uniforme Un corpo si muove di moto circolare uniforme su una circonferenza di raggio R=2 m partendo da A (come in figura) e impiega un tempo t=12 s per fare mezzo giro. Determina: a) velocità scalare media e vettoriale media nel primo quarto di giro; b) velocità e accelerazione negli istanti t1= 6 s e t2=18 s. c) come varierebbero la velocità scalare e il modulo dell’accelerazione se, sulla stessa traiettoria, il corpo impiegasse 12 s per fare un giro completo? 8) Conoscenze teoriche: composizione dei moti, moto parabolico, moto circolare uniforme Un ragazzo fa ruotare un sasso in un cerchio orizzontale a 2 m da terra mediante una corda lunga 1.5 m. La corda si spezza e la pietra schizza via orizzontalmente andando a colpire il terreno a 10 m di distanza. Quanto valeva l’accelerazione centripeta durante il moto circolare? Compiti delle vacanze di Fisica anno 2007/2008

Paola Carcano

A

3 9) Conoscenze teoriche: moto armonico semplice

Un corpo si muove di moto armonico semplice secondo la seguente legge oraria: x  4 cos(3t  1) espressa nel sistema M.K.S. Determina: pulsazione, periodo, velocità massima e accelerazione massima. 10) Conoscenze teoriche: primo principio della dinamica, reazione normale, forza peso, forza d’attrito Una slitta di massa 24 kg si muove con velocità costante mentre viene tirata da una forza di 18 N formante un angolo di 30° con l’orizzontale. Si determini il coefficiente d’attrito. 11) Conoscenze teoriche: secondo principio della dinamica, moto uniformemente accelerato Un’auto che viaggia a 60 km/h frena bruscamente e riduce la propria velocità a 30 km/h in un tempo pari a 2 s. Se la massa del passeggero è 65 kg, quanto vale la forza esercitata su di esso dalla cintura di sicurezza? 12) Conoscenze teoriche: sistemi non inerziali e forze apparenti, pendolo semplice Un pendolo è posto su un ascensore che sale con accelerazione costante di 1 m/s2. Calcolare il suo periodo sapendo che la sua lunghezza è pari a 64 cm. 13) conoscenze teoriche: secondo principio della dinamica, forza peso, forza normale, attrito, moto uniformemente accelerato

Un corpo è scivola lungo un piano scabro, inclinato di un angolo di 30° rispetto all’orizzontale, partendo dall’altezza h=2m con velocità iniziale vo=1 m/s. Il coefficiente di attrito dinamico tra il piano e il corpo è kd=0,3. Si calcoli dopo quanto tempo il corpo raggiunge la base del piano e con che velocità. 14)Conoscenze teoriche: secondo principio della dinamica, forza peso, forza normale, terzo principio della dinamica Due blocchi di massa m1=20 kg e m2=10 kg sono posti a contatto tra loro su un piano liscio ed orizzontale. Una forza costante F=100 N viene applicata alla prima massa. Si determinino: a) l’accelerazione del sistema b) il modulo della forza di interazione tra i due corpi

 F

m1

m2

15) Conoscenze teoriche: secondo principio della dinamica, forza peso, forza normale, tensione, attrito Due masse m1=5 kg e m2=10 kg sono collegate come in figura . Il piano inclinato di 30° è scabro con coefficiente di attrito dinamico kd=0,3. Sapendo che la massa m2 si muove verso il basso,determina l’accelerazione del sistema e la tensione della fune.

m1 m2

16) Conoscenze teoriche: secondo principio della dinamica, forza peso, forza elastica Un elastico è fissato ad un estremo e appeso verticalmente. All’altro estremo è attaccata una massa m=0,50 kg che viene fatta ruotare in un piano orizzontale. Si osserva che il moto descritto è circolare uniforme, che la frequenza di rotazione è di 2 giri al secondo e che l’elastico forma con la verticale un angolo = 30°. Sapendo che la costante elastica dell’elastico è di k= 600N/m, calcola la sua lunghezza a riposo lo.

Compiti delle vacanze di Fisica anno 2007/2008

Paola Carcano