Le Forze domande di fisica con risposte ragionate - Es 2

“Le forze”

Es 2 Quesiti a risposta multipla con analisi delle risposte

12) Supponiamo che una persona si pesi servendosi di una bilancia posta in un ascensore che si muove verso l'alto con una certa accelerazione. Quale delle seguenti situazioni si verifica?

• A - Il valore che la bilancia fornisce del peso della persona non cambia anche se la bilancia è posta in un ascensore accelerato.
• B - La bilancia dà un valore maggiore del peso della persona.
• C - La bilancia dà un valore minore del peso della persona.

13) Due pattinatori si danno una spinta su una pista ghiacciata. Quale delle seguenti situazioni si verifica?

• A - Il pattinatore più leggero, a seguito della spinta, si muoverà con una velocità maggiore.
• B - Si muoverà più velocemente il pattinatore più pesante.
• C - Essendo uguali le forze che si scambiano i due pattinatori per il principio di azione e reazione, essi si muoveranno con la stessa velocità.

14) Perché un corpo si metta in movimento occorre applicarvi una forza dall'esterno. Nel caso di una persona che cammina, da dove proviene tale forza?

• A - Proviene dalla forza di reazione del terreno all'azione della forza peso della persona.
• B - È dovuta alla reazione del terreno sulla persona alla forza tangenziale al suolo che essa esercita con i piedi.
• C - La forza proviene in ogni caso dalla persona e non è essenziale la presenza di altri corpi come il terreno o altri.

15) Un orologio a pendolo non batte il secondo ma presenta un periodo di oscillazione maggiore. Per rimetterlo a posto bisogna:

• A - Aumentare la lunghezza del pendolo.
• B - Diminuire la lunghezza del pendolo.
• C - Aumentare la massa pendolare.
• D - Diminuire la massa pendolare.

16) Quale dei seguenti grafici rappresenta l'andamento di una forza elastica in funzione dell'allungamento?

• A - Grafico 1.
• B - Grafico 2.
• C - Grafico 3.

17) Tra due carrelli fermi su una rotaia è collocata una molla tenuta compressa mediante un filo che tiene uniti i due carrelli. Tagliando il filo, la molla si distende spingendo i due carrelli in direzioni opposte. Quale delle seguenti affermazioni relative all'avvenimento in oggetto è giusta?

• A - Le velocità acquistate dai due carrelli sono direttamente proporzionali alle loro masse.
• B - Le velocità dei due carrelli sono inversamente proporzionali alle masse.
• C - La quantità di moto del carrello di massa maggiore è più grande di quella di massa minore.
• D - Le quantità di moto dei due carrelli saranno uguali in modulo, direzione e verso.

18) Su un corpo agisce una forza variabile secondo il grafico in figura 1. Si vuole sapere a quale intervallo di tempo si riferisce il grafico della quantità di moto riportato in figura 2.

• A - Intervallo Δt₁.
• B - Intervallo Δt₂.
• C - Intervallo Δt₃.

19) Quale delle seguenti affermazioni, riguardanti la quantità di moto di un corpo, è giusta?

• A - Un impulso applicato a un corpo determina una variazione della sua quantità di moto.
• B - La quantità di moto di un corpo è una grandezza che si mantiene sempre costante.
• C - La quantità di moto di un corpo è nulla solo nel caso che esso si muova di moto rettilineo uniforme in quanto, in tali condizioni, l’accelerazione è nulla.
• D - Se un corpo ha una quantità di moto costante il suo moto sarà uniformemente accelerato.

20) Due corpi hanno uguale il modulo della velocità. Quale delle seguenti affermazioni è giusta?

• A - La quantità di moto totale dei due corpi non è mai nulla.
• B - La quantità di moto totale può essere nulla.
• C - La quantità di moto totale è nulla nel caso in cui sono uguali anche le masse.

21) La velocità di rinculo acquistata da un’arma da fuoco a seguito dello sparo di un proiettile:

• A - È direttamente proporzionale alla quantità di moto del proiettile.
• B - Dipende solo dalla velocità di fuoriuscita del proiettile.
• C - È inversamente proporzionale alla massa del proiettile.
• D - È tanto più grande quanto maggiore è la massa dell’arma.

22) Una palla urta verticalmente una parete ad una certa velocità v’; rimbalza e riparte in verso opposto con la stessa velocità. Quale delle seguenti affermazioni è giusta?

• A - Siccome la massa e la velocità sono rimaste le stesse, non c’è stata variazione della quantità di moto.
• B - A seguito dell’urto la palla subisce una variazione della quantità di moto.
• C - La quantità di moto non può cambiare perché siamo in presenza di un sistema isolato.

23) Un sistema si dice inerziale quando:

• A - È costante la sua velocità.
• B - È costante la sua accelerazione.
• C - In esso è valido solo il principio di inerzia.

24) Quale delle seguenti affermazioni è errata?

• A - La forza centrifuga è direttamente proporzionale al raggio.
• B - La forza centrifuga è direttamente proporzionale al periodo di rotazione.
• C - La forza centrifuga è direttamente proporzionale al quadrato della velocità angolare.
• D - La forza centrifuga è direttamente proporzionale alla massa.

25) Una persona è in equilibrio finora quando la direzione della sua forza peso cade all’interno della base di appoggio. Se la stessa persona si trova su una piattaforma girevole, dovrebbe piegarsi verso l’interno per mantenere l’equilibrio. Per quale motivo?

• A - Per cambiare la direzione della forza peso.
• B - Perché in questo modo la risultante tra la forza centrifuga e la forza peso cade all’interno della sua base di appoggio.
• C - Per aumentare l’attrito dei piedi sulla piattaforma.

26) Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

• A - La forza centrifuga è una forza come tutte le altre.
• B - La forza centrifuga è la forza agente su un corpo che ruota qualunque sia il sistema di riferimento da cui si osserva e si interpreta tale moto.
• C - La forza centrifuga non è una forza reale come potrebbero esserlo una spinta o una trazione. Essa è una forza apparente che serve a giustificare l’accelerazione in un sistema di riferimento animato di moto rotatorio.

Analisi delle risposte

9) A - La risposta è giusta! □ B - Il grafico 2 mostra che il corpo ha inizialmente una velocità costante e successivamente una velocità crescente. La velocità di caduta, invece, diventa costante nel momento in cui la forza resistente del mezzo eguaglia la forza peso del corpo. La risposta è, quindi, errata. □ C - Il grafico mostra il moto di un corpo che ha velocità costante. La risposta è, pertanto, chiaramente errata.

10) A - La risposta è giusta! □ B - La risposta è errata in quanto ciò accadrebbe solo se il pacco cadesse nel vuoto. □ C - Il moto diventa naturalmente accelerato nel momento stesso in cui il pacco viene lasciato. In tale istante la velocità è, naturalmente, zero. La risposta è, quindi, errata.

11) A - Tutti i corpi cadono nel vuoto con la stessa accelerazione. Pertanto la risposta non può essere ritenuta valida. B - La risposta è giusta! □ C - La risposta è errata per le stesse considerazioni svolte al punto A. □ D - La risposta è errata per le stesse considerazioni svolte al punto A.

12) □ A - La bilancia fornisce il valore della spinta dei piedi della persona sul piatto. Se l’ascensore fosse fermo (a = 0) tale spinta sarebbe pari al peso della persona. Con l’ascensore in moto verso l’alto con accelerazione a, la bilancia dà un valore F = P + ma maggiore del peso della persona. La risposta, pertanto è errata. B - La risposta è giusta! □ C - La risposta è errata per le stesse motivazioni riportate al punto A.

13) A - La risposta è giusta! □ B - Dovendo conservarsi la quantità di moto totale dovrà valere la relazione: m₁ • v₁ = m₂ • v₂ dove m₁, m₂, v₁, v₂ sono le masse e le velocità dei due pattinatori. Tale relazione ci dice che le velocità acquisite dai due pattinatori sono inversamente proporzionali alle rispettive masse. La risposta è, dunque, errata. □ C - Se sono uguali le forze allora saranno uguali gli impulsi agenti sui due pattinatori e, quindi, saranno uguali in valore le quantità di moto da essi acquistate, non le velocità (vedi punto A). La risposta è, quindi, errata.

14) A - La forza di reazione del terreno all’azione della forza peso del corpo è uguale e contraria a quest’ultima, quindi, è diretta verso l’alto. Il corpo per spostarsi in avanti ha bisogno, invece, di una forza orizzontale rispetto al terreno. La risposta è, dunque, errata. B - La risposta è giusta! □ C - Una persona che non interagisce con l’ambiente esterno costituisce un sistema isolato, di conseguenza la sua quantità di moto è costante. Se essa, in particolare, è ferma (v = 0), la sua quantità di moto sarà sempre nulla, cioè la velocità della persona resterà sempre zero. La risposta è, dunque, errata.

15) □ A - Il periodo di oscillazione di un pendolo è direttamente proporzionale alla radice quadrata della sua lunghezza e inversamente proporzionale alla radice quadrata dell’accelerazione di gravità. Pertanto, per rendere più piccolo il periodo, bisogna diminuire la lunghezza del pendolo. B - La risposta è giusta! □ C - Il periodo di oscillazione di un pendolo è indipendente alla massa pendolare. La risposta è errata. □ D - La risposta è errata per le stesse motivazioni espresse al punto C.

16) A - Il grafico 1 rappresenta una forza costante e indipendente dal valore dell’allungamento. La forza elastica è, invece, una forza variabile che è direttamente proporzionale all’allungamento. La risposta è, quindi, errata. □ B - La risposta è giusta! □ C - Il grafico 3 rappresenta una forza che è direttamente proporzionale al quadrato dell’allungamento mentre la relazione che interessa è: F = kδ. Dunque la risposta è errata.

17) □ A - Dovendo valere il principio di conservazione della quantità di moto dovrà essere: m₁ · v₁ = m₂ · v₂. Tale relazione ci dice che le velocità acquistate dai due carrelli sono inversamente proporzionali alle rispettive masse. La risposta è, dunque, errata. B - La risposta è giusta! □ C - La risposta è errata per le stesse motivazioni esposte al punto A. □ D - Le quantità di moto avranno verso opposto. Risposta errata.

18) □ A - Nell'intervallo Δt₁, la forza agente sul corpo è costante e diversa da zero; pertanto sul corpo agirà un impulso dato da FΔt, che determinerà una variazione della sua quantità di moto. Il grafico mostra, invece, un valore della quantità di moto costante. Di conseguenza, esso non può riferirsi all'intervallo Δt₁. □ B - La risposta è errata per motivazioni analoghe a quelle espresse al punto A anche se nell'intervallo di tempo Δt₂ la forza non è costante. C - La risposta è giusta!

19) □ A - Risposta giusta. □ B - La quantità di moto di un corpo può variare se cambia la velocità, pertanto è sbagliato dire che essa si mantiene sempre costante. □ C - La quantità di moto è data dal prodotto mv² pertanto essa non dipende dal valore dell'accelerazione. Risposta errata. □ D - Se il moto è accelerato, la velocità non è costante e quindi non lo è nemmeno la quantità di moto.

20) □ A - La quantità di moto è una grandezza vettoriale il cui valore è dato dal prodotto mv² le cui direzione e verso coincidono con quello di v. Pertanto, la quantità di moto totale può essere nulla quando le due velocità, pur avendo la stessa direzione, hanno, però, verso contrario. La risposta, dunque, è errata. B - La risposta è giusta! □ C - La risposta è errata. Infatti, pur quanto detto al punto A, l'uguaglianza delle masse è insufficiente per il verificarsi della circostanza richiesta.

21) □ A - Risposta giusta. □ B - L'espressione che ci fornisce la velocità di rinculo v è data da: v = m_p · v_p / m dove m_p e v_p sono la massa e la velocità del proiettile e m è la massa dell'arma. Come si vede tale velocità dipende anche da m_p. □ C - Errato. È direttamente proporzionale alla massa. □ D - È vero il contrario. Vedi punto B.

22) □ A - La quantità di moto della palla nell'istante in cui urta la parete è mv. Dopo il rimbalzo la quantità di moto della palla diventa –mv essendo –v la sua nuova velocità. La palla subirà, quindi, una variazione della sua quantità di moto pari a 2mv. La risposta è dunque errata. B - La risposta è giusta! □ C - La palla costituirebbe un sistema isolato se non urtasse la parete. Nel momento in cui avviene l'urto la palla interagisce con l'esterno e quindi viene meno il principio di conservazione relativo alla sua quantità di moto.

23) □ A - La risposta è giusta! □ B - Un sistema accelerato è un sistema non inerziale. La risposta è, dunque, errata. □ C - La risposta è errata in quanto in un sistema inerziale sono valide tutte le leggi della dinamica.

24) □ A - L'affermazione non è quella errata. B - È questa l'affermazione errata in quanto la forza centrifuga è espressa dall'equazione: F = 4π² / T² · m · r da cui si evince che essa è inversamente proporzionale al quadrato del periodo. □ C - L'affermazione non è quella errata. □ D - L'affermazione non è quella errata.

25) □ A - La forza peso è una forza applicata al baricentro del corpo e diretta verti...