SSIS - VIII Ciclo, I anno Corso di “Didattica della Fisica con Laboratorio” I Modulo: “ Introduzione Didattica ai Concetti della Fisica Classica”; Docente: Prof. Paola De Chiara Appello Straordinario 18 Gennaio 2007
Assegnato il seguente problema/test agli studenti, si proponga una unità didattica sui concetti fisici (e/o matematici), le grandezze e le leggi fisiche contenuti; si esprima la metodologia da indicare allo studente e la “strategia” ritenuta più consona a risolvere il problema/test: Proposte 1. Una pallina è attaccato ad una estremità di una corda in moto circolare uniforme in un piano verticale. Supponi che la velocità v della pallina sia aumentata di un fattore 2.35 mentre il raggio del cerchio sia aumentato di un fattore 1.76. La massa della pallina di 145 g rimane invariata. Coma si rapporta la forza centripeta finale, Fcf , con la forza centripeta iniziale Fci nel punto più alto della traiettoria? 2. Due sfere conduttrici uguali di grandezza trascurabile sono caricate con 16.0 x 10-14 C e -6.4 x 10-14 C, e sono poste ad una distanza di 20 cm. Sono poi poste ad una distanza di 50 cm. Confronta le forze tra le sfere nelle due configurazioni. Le sfere sono poi connesse da un filo molto sottile. Quali forze esercitano le sfere, l'una sull'altra? 3. Se abbiamo una pallina fissata ad una estremità di una fune che compie un moto circolare uniforme in un piano orizzontale, che cosa accade alla forza centripeta agente sulla pallina se la velocità angolare è aumentata di un fattore 1.6 mantenendo costanti le altre quantità? Come deve essere modificata la velocità per ridurre la forza centripeta di un fattore 2? Che cosa accade alla forza centripeta se la massa della pallina e il raggio del cerchio sono triplicati senza cambiare la velocità angolare? Se la velocità tangenziale è raddoppiata come deve essere modificato il raggio perché la forza centripeta rimanga invariata? 4. Quale tipo a) b) c)
di moto è rappresentato nel diagramma seguente? Un moto armonico Nessun moto reale perché l'accelerazione non può aumentare in modo istantaneo Un moto rettilineo uniforme che, successivamente diviene un moto uniformemente accelerato d) Un moto uniformemente accelerato e) Nessuno dei precedenti a
t
1
5.
Il calore è : a. una caratteristica di ciascun corpo b. una caratteristica di ciascun corpo solo in presenza di un gradiente di temperatura c. una variazione di energia interna d. un flusso di energia fra sistemi non in equilibrio termico e. indice numerico di non equilibrio termodinamico f. nessuna della precedenti affermazioni
6.
L'energia meccanica non si conserva: a) quando sono presenti forze dissipative b) nel casi in cui il sistema meccanico non è un punto materiale c) quando sono assenti le forze dissipative d) in tutti i casi in cui il sistema meccanico non è isolato e) nessuna delle precedenti risposte.
7.
In un sistema di riferimento inerziale un corpo può assumere velocità vettoriale nulla e accelerazione vettoriale diversa da zero? a) Sì b) No c) Dipende dalla forma del corpo d) Dipende dal riferimento e) Nessuna delle precedenti risposte
8.
Un corpo di massa m si muove di moto circolare uniforme. Quale delle seguenti affermazioni è vera? a) Il vettore accelerazione è costante b) Il modulo del vettore accelerazione varia c) Il vettore accelerazione è perpendicolare alla traiettoria d) Il modulo del vettore accelerazione è uguale a zero e) Nessuna delle precedenti risposte
9.
Un satellite si muove di moto circolare uniforme intorno alla Terra. Un osservatore che analizza il moto da un sistema di riferimento inerziale con origine al centro della Terra constata che la forza totale agente sul satellite è: a) solo centripeta, dovuta all'attrazione gravitazionale b) solo centrifuga, dovuta la moto orbitale c) nulla, perché la forza centrifuga e centripeta si bilanciano d) tangente all'orbita, dovuta all'azione dei motore del satellite e) nessuna delle risposte precedenti
10.
Una sfera di piombo ed un cubo di polistirolo vengono entrambi lanciati dalla superficie terrestre verticalmente verso l'alto con la stessa velocità iniziale. Trascurando l'attrito dell'aria si può dire che a) salirà più in alto la sfera di piombo b) i due corpi raggiungono la stessa altezza c) salirà maggiormente il cubo di polistirolo d) le altezze raggiunte dipendono dalla forza con cui i due corpi vengono messi in movimento e) nessuna delle precedenti affermazioni.
11. Un gas perfetto subisce una trasformazione isoterma. La sua variazione di energia interna è: a) maggiore di zero b) uguale a zero c) minore di zero d) l'energia interna di un gas ideale non dipende dalla temperatura e) nessuna delle precedenti risposte è corretta. 2
12. Un sistema termodinamico subisce una trasformazione ciclica. La variazione della sua energia interna è: a) nulla per definizione b) nulla solo se la trasformazione è reversibile c) non nulla e dipendente dal particolare ciclo d) non nulla e dipendente dal fluido termodinamico e) nessuna delle precedenti risposte è corretta. 13. Due particelle X e Y sono distanti 4 m. X porta una carica pari a 2Q e Y porta una carica pari a Q . Il rapporto fra la forza elettrostatica agente su X e quella agente su Y è: a) 4:2 b) 2:1 c) 1:1 d) 3:1 e) nessuna delle precedenti risposte 14. In a) b) c) d) e) 16.
17.
un sistema di riferimento inerziale quale delle seguenti affermazioni è vera? Se non ci sono forze che agiscono su un corpo, questo non accelera Se un corpo non accelera significa che su di esso non agiscono forze Se non ci sono forze che agiscono su un corpo, questo resta fermo È possibile che un corpo acceleri senza che nessuna forza agisca su di esso Nessuna delle precedenti
Supponi di lanciare in alto, verticalmente, una palla e di riprenderla quando ricade. Traccia i diagrammi di forza per il tuo corpo, per la palla, e il suolo: a) mentre imprimi accelerazione alla palla verso l'alto b) mentre la palla sale dopo aver lasciato la tua mano c) mentre la palla cade d) quando l'afferri. Descrive le forze in parole; mostra le grandezze relative; identifica le coppie di forza della Terza Legge. Nel caso illustrato in figura le due palline avranno mai la stessa velocità ? Situazione fisica: La pallina A viaggia con moto uniforme da sinistra a destra mentre la pallina B viaggia nello stesso verso con una velocità iniziale maggiore di quella di A. Dato che B viaggia su un piano leggermente inclinato, rallenta e alla fine si ferma. La pallina B prima sorpassa A, ma, un po' dopo, A sorpassa B.
Pallina A
Pallina B
Illustra con il grafico posizione - tempo la situazione fisica. In figura sono indicate le posizioni in successione delle palline ad intervalli di tempo uguali. 3
