Fisica – Eserciziario: 52 esercizi + 4 simulazioni svolte

Fisica

Eserciziario

84 problemi con soluzione commentata e quattro simulazioni d'esame

Fisica

Corso di Laurea in Scienze Biologiche

Anno Accademico 2025/2026

Docente: E. Giulotto

Fisica

Indice

Come usare questo eserciziario 3

Parte A. Esercizi per argomento 4

A1. Cinematica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

A2. Dinamica, moto circolare e urti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

A3. Lavoro, energia e conservazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

A4. Fluidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

A5. Termologia e termodinamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

A6. Ottica geometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

A7. Elettrostatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

A8. Circuiti elettrici e magnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Parte B. Simulazioni d'esame 10

Parte C. Soluzioni commentate 14

Soluzioni della Parte A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Soluzioni delle simulazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Simulazione 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Simulazione 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Simulazione 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Simulazione 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1

Fisica

Come usare questo eserciziario

Questo volume è il compagno di esercitazione del manuale Fisica — Teoria essenziale e metodo di risoluzione

per la prova scritta. Contiene 84 problemi originali, costruiti sugli stessi schemi delle prove d'esame

effettivamente assegnate, con numeri diversi. Tutti i risultati sono stati ricalcolati in modo indipendente: su

210 valori verificati non c'è alcuna discrepanza.

Struttura

Parte Contenuto Come usarla

A 52 esercizi per argomento, a difficoltà crescente dopo aver studiato il capitolo corrispondente del

manuale

B 4 simulazioni complete: 8 problemi, 32 punti a tempo, due ore, senza guardare le soluzioni

C Soluzioni commentate di tutti i problemi solo dopo aver tentato: leggere la soluzione prima

non insegna nulla

Accanto al numero di ogni esercizio della Parte A tre pallini indicano il livello di difficoltà: applicazione

diretta di una formula, due passaggi concatenati, livello della prova d'esame, con inversione di

formula o dato nascosto nel testo.

Il modo peggiore di usare un eserciziario è leggere il testo, non capirlo e passare

subito alla soluzione. Concediti almeno cinque minuti di tentativo reale su ogni

problema: è nel tentativo fallito che si impara dove sta la difficoltà.

Il metodo, in sintesi

PROTOCOLLO · I SEI PASSI, DA APPLICARE A OGNI PROBLEMA

1 Riscrivi i dati con simbolo e unità, convertendo subito nel Sistema Internazionale.

2 Scrivi esplicitamente che cosa devi trovare, elencando tutte le sotto-domande.

3 Individua la legge fisica e cercala sul formulario.

4 Ricava l'incognita in forma letterale prima di sostituire i numeri.

5 Sostituisci i valori con le unità e calcola.

6 Controlla segno, unità e ordine di grandezza del risultato.

Nelle simulazioni della Parte B rispetta il tempo reale della prova: due ore per otto problemi, cioè quindici

minuti ciascuno. Se dopo tre minuti sei bloccato su un problema, passa al successivo e torna indietro alla

fine: ogni problema vale 4 punti, indipendentemente dalla sua difficoltà.

2

Fisica Come usare questo eserciziario

Parte A. Esercizi per argomento

Cinquantadue esercizi divisi per argomento, in ordine di difficoltà crescente all'interno di ciascun gruppo. Le

soluzioni complete sono nella Parte C.

A1. Cinematica

Moto uniformemente accelerato, caduta libera, lancio verticale. Il capitolo 1 del manuale copre tutta la

teoria necessaria. 2

A1.1 Un'automobile parte da ferma e accelera uniformemente a 2,5 m/s . Calcolare (a) la velocità

raggiunta dopo 8,0 s e (b) lo spazio percorso in quel tempo.

2

[ v = 0 • a = 2,5 m/s • t = 8,0 s ]

0

A1.2 Un sasso viene lasciato cadere da un ponte alto 45 m. Calcolare (a) il tempo di caduta e (b) la

velocità con cui tocca l'acqua. 2

[ h = 45 m • v = 0 • g = 9,8 m/s ]

0

A1.3 Un corpo di massa 2,0 kg si muove con velocità iniziale 1,5 m/s. Gli viene applicata una forza

costante di 1,2 N nella stessa direzione e verso della velocità, per 6,0 s. Calcolare (a)

l'accelerazione, (b) la velocità finale, (c) lo spazio percorso e (d) il lavoro compiuto dalla forza.

[ m = 2,0 kg • v = 1,5 m/s • F = 1,2 N • = 6,0 s ]

Δt

0

A1.4 Una pallina viene lanciata verticalmente verso l'alto con velocità iniziale 14 m/s. Calcolare (a)

l'altezza massima, (b) il tempo di salita e (c) il tempo totale di volo fino al ritorno al punto di

lancio. 2

[ v = 14 m/s • g = 9,8 m/s ]

0

A1.5 Un oggetto di massa 3,0 kg si muove a 6,0 m/s su un piano orizzontale. Una forza frenante

costante lo arresta dopo 12 m. Calcolare (a) l'accelerazione, (b) l'intensità della forza frenante e

(c) il tempo di arresto.

[ m = 3,0 kg • v = 6,0 m/s • v = 0 • = 12 m ]

Δx

0

A1.6 Un corpo di massa 400 g viene lasciato cadere da fermo da 60 m di altezza. Calcolare (a) la sua

energia cinetica dopo aver percorso 30 m, (b) il tempo totale di caduta e (c) l'energia meccanica

del corpo.

[ m = 0,400 kg • h = 60 m • v = 0 ]

0

A2. Dinamica, moto circolare e urti

Forza centripeta, periodo e frequenza, urti completamente anelastici. Manuale, capitolo 2.

3

Fisica Parte A. Esercizi per argomento

A2.1 Un corpo di massa 0,80 kg percorre una circonferenza di raggio 2,0 m con velocità costante di 4,0

m/s. Calcolare (a) la velocità angolare, (b) il periodo, (c) l'accelerazione centripeta e (d) la forza

centripeta.

[ m = 0,80 kg • R = 2,0 m • v = 4,0 m/s ]

A2.2 Una massa di 250 g è fatta ruotare su un piano orizzontale all'estremità di un filo lungo 80 cm,

compiendo 2,0 giri al secondo. Calcolare (a) la velocità angolare, (b) la velocità tangenziale, (c)

l'accelerazione centripeta e (d) la tensione del filo.

[ m = 0,250 kg • R = 0,80 m • f = 2,0 Hz ]

A2.3 Un proiettile di 15 g viene sparato orizzontalmente a 600 m/s contro un blocco di legno di 2,5 kg

inizialmente fermo, e vi si conficca. Calcolare (a) la velocità del sistema dopo l'urto e (b) il calore

sviluppato nell'impatto.

[ m = 0,015 kg • v = 600 m/s • m = 2,5 kg ]

p p b

A2.4 Un oggetto di 500 g si muove di moto circolare uniforme lungo una circonferenza di raggio 4,0 m,

con periodo 25 s. Calcolare (a) la frequenza, (b) la velocità, (c) l'accelerazione e (d) la forza,

specificando direzione e verso delle grandezze vettoriali.

[ m = 0,500 kg • R = 4,0 m • T = 25 s ]

A2.5 Un proiettile viene sparato orizzontalmente a 450 m/s contro un blocco di legno di 1,8 kg

inizialmente fermo e vi si conficca. Dopo l'impatto il sistema si muove a 2,4 m/s. Determinare la

massa del proiettile.

[ v = 450 m/s • m = 1,8 kg • v = 2,4 m/s ]

p b f

A2.6 Una massa di 0,40 kg viene fatta ruotare su un piano orizzontale liscio all'estremità di un filo

lungo 1,2 m. Il filo si spezza se sottoposto a una tensione superiore a 25 N. Calcolare la massima

velocità angolare e la massima frequenza di rotazione consentite.

[ m = 0,40 kg • R = 1,2 m • T = 25 N ]

max

A3. Lavoro, energia e conservazione

Teorema dell'energia cinetica, energia potenziale, dissipazione. Manuale, capitolo 3.

A3.1 Una palla di 300 g viene lanciata verticalmente verso l'alto a 12 m/s. Calcolare (a) l'altezza

massima, (b) il lavoro compiuto dalla forza peso durante la salita e (c) l'energia cinetica al

ritorno al punto di lancio.

[ m = 0,300 kg • v = 12 m/s ]

0 4

Fisica Parte A. Esercizi per argomento

A3.2 Una palla di 250 g viene lasciata cadere da 3,0 m e rimbalza fino a 2,1 m. Calcolare (a) il lavoro

della forza peso nella caduta, (b) la frazione di energia persa nel rimbalzo, (c) la velocità di

impatto e (d) la velocità subito dopo il rimbalzo.

[ m = 0,250 kg • h = 3,0 m • h = 2,1 m ]

1 2

A3.3 Un corpo di 600 g cade da fermo da un'altezza di 40 m e la sua caduta viene arrestata da una

4

molla di costante elastica k = 8,0 × 10 N/m. Determinare la massima compressione della molla.

4

[ m = 0,600 kg • h = 40 m • k = 8,0 × 10 N/m ]

A3.4 Una palla di 150 g viene lasciata cadere dal tetto di un edificio. Quando arriva a terra possiede

un'energia meccanica di 18 J. Calcolare (a) l'altezza dell'edificio, (b) il tempo di caduta, (c) la

velocità di impatto e (d) il lavoro compiuto dalla forza peso.

[ m = 0,150 kg • E = 18 J • v = 0 ]

m 0

A3.5 Una molla di costante elastica 250 N/m viene compressa di 20 cm e lancia un blocco di 500 g

lungo un piano orizzontale privo di attrito, che poi diventa una salita. Calcolare (a) l'energia

immagazzinata nella molla, (b) la velocità del blocco al momento del distacco e (c) la quota

massima raggiunta lungo la salita.

[ k = 250 N/m • x = 0,20 m • m = 0,500 kg ]

A3.6 Un corpo di 2,0 kg scivola lungo un piano inclinato scendendo di 5,0 m in verticale, e arriva in

fondo con velocità 8,0 m/s. Calcolare l'energia dissipata per attrito e la frazione dell'energia

iniziale che essa rappresenta.

[ m = 2,0 kg • h = 5,0 m • v = 8,0 m/s ]

A4. Fluidi

Archimede, Torricelli, Bernoulli, Poiseuille, centrifugazione. Manuale, capitolo 4.

A4.1 In un recipiente aperto pieno d'acqua viene praticato un piccolo foro a 3,2 m di profondità sotto

la superficie libera. Calcolare la velocità di efflusso.

[ h = 3,2 m ]

A4.2 Un serbatoio molto grande, profondo 5,0 m e pieno d'acqua, ha sul fondo un foro di sezione 2,5

2

cm . Calcolare (a) la velocità di efflusso e (b) la portata.

2 -4 2

[ h = 5,0 m • S = 2,5 cm = 2,5 × 10 m ] 3

A4.3 Una zattera di legno di densità 650 kg/m misura 4,0 m × 2,0 m × 0,20 m e galleggia in acqua.

Calcolare (a) lo spessore della parte immersa e (b) il carico massimo che può sostenere senza

sommergersi. 3 3

[ 4,0 × 2,0 × 0,20 m • = 650 kg/m • = 1000 kg/m ]

ρ ρ

legno acqua

5

Fisica Parte A. Esercizi per argomento

A4.4 In un tubo orizzontale scorre acqua. Nel primo tratto il diametro è 8,0 cm, la velocità 1,2 m/s e la

5

pressione 1,50 × 10 Pa. In un secondo tratto il diametro è 4,0 cm. Calcolare (a) la velocità e (b) la

pressione nel secondo tratto. 5 3 3

[ d = 8,0 cm • v = 1,2 m/s • p = 1,50 × 10 Pa • d = 4,0 cm • = 10 kg/m ]

ρ

1 1 1 2

2 3

A4.5 In un'arteria di sezione 2,0 cm il sangue (densità 1050 kg/m ) scorre a 0,35 m/s con pressione

4 2

1,3 × 10 Pa. L'arteria presenta una strozzatura di sezione 0,80 cm , alla stessa quota. Calcolare

(a) la portata, (b) la velocità nella strozzatura e (c) la pressione nella strozzatura.

2 4 2 3

[ S = 2,0 cm • v = 0,35 m/s • p = 1,3 × 10 Pa • S = 0,80 cm • = 1050 kg/m ]

ρ

1 1 1 2

-3

A4.6 Un liquido di viscosità 2,5 × 10 Pa·s scorre in regime laminare in un condotto orizzontale di

raggio 1,0 mm e lunghezza 25 cm, con una differenza di pressione agli estremi di 0,08 atm.

Calcolare (a) la velocità media e (b) la portata.

-3

[ = 2,5 × 10 Pa·s • r = 1,0 mm • l = 0,25 m • = 0,08 atm ]

η Δp 3 3

A4.7 Particelle sferiche di raggio 4,0 e densità 1100 kg/m sono sospese in acqua (1000 kg/m ,

μm

-3

viscosità 1,0 × 10 Pa·s) e poste in una centrifuga a 15 cm dall'asse. Calcolare la frequenza di

rotazione, in giri al minuto, che produce una velocità di centrifugazione di 0,80 mm/s.

3 3 -4 -3

[ r = 4,0 • d = 1100 kg/m • d' = 1000 kg/m • R = 0,15 m • v = 8,0 × 10 m/s • = 1,0 × 10 Pa·s ]

μm η

c

A4.8 Un cubo di lato 12 cm galleggia in acqua con 4,5 cm di spigolo emersi. Calcolare (a) la densità del

materiale di cui è fatto e (b) la sua massa. 3

[ lato = 12 cm • parte emersa = 4,5 cm • = 1000 kg/m ]

ρ acqua

A5. Termologia e termodinamica

Calorimetria, gas perfetti, trasformazioni isobare, ciclo di Carnot. Manuale, capitolo 5.

A5.1 Calcolare la quantità di calore necessaria per portare 250 g d'acqua da 15 a 80 esprimendo

°C °C,

il risultato in calorie e in joule. (c = 1 cal/(g·°C); 1 cal = 4,18 J.)

acqua

[ m = 250 g • = 65 • c = 1 cal/(g·°C) ]

ΔT °C

A5.2 Una massa di 200 g di ghiaccio a -20 assorbe 6000 cal. Determinare (a) la temperatura finale e

°C

(b) la massa di ghiaccio ancora presente. (c = 0,53 cal/(g·°C); = 80 cal/g.)

λ

ghiaccio f

[ m = 200 g • T = -20 • Q = 6000 cal ]

°C

i

A5.3 Calcolare il calore necessario per trasformare 1,5 kg di ghiaccio a -10 in acqua a 25 (c

°C °C. ghiaccio

= 0,53 kcal/(kg·°C); c = 1,0 kcal/(kg·°C); = 80 kcal/kg.)

λ

acqua f

[ m = 1,5 kg • da -10 a +25 ]

°C °C 6

Fisica Parte A. Esercizi per argomento

3

A5.4 Tre moli di gas perfetto occupano 0,25 m a 30 Il gas viene fatto espandere a pressione

°C.

costante fino a 180 Calcolare (a) il volume finale, (b) la pressione e (c) il lavoro compiuto dal

°C.

gas. 3

[ n = 3 mol • V = 0,25 m • T = 30 = 303 K • T = 180 = 453 K ]

°C °C

1 1 2

A5.5 Una macchina di Carnot lavora fra una sorgente calda a 327 e una fredda a 27 Calcolare (a)

°C °C.

il rendimento come macchina termica e (b) il coefficiente di prestazione come refrigeratore.

[ T = 327 = 600 K • T = 27 = 300 K ]

°C °C

1 2 5

A5.6 Un gas perfetto a 15 viene fatto espandere a pressione costante di 2,0 × 10 Pa finché il suo

°C

volume raddoppia. Il lavoro compiuto dal gas è 50 kJ. Determinare (a) il volume iniziale e (b) il

numero di moli.

5 4

[ p = 2,0 × 10 Pa • T = 15 = 288 K • V = 2V • L = 5,0 × 10 J ]

°C 2 1

A5.7 Un recipiente di rame di 3,0 kg (c = 0,092 cal/(g·°C)) contiene 5,0 kg d'acqua. Calcolare (a) il

calore necessario per portare l'insieme da 18 a 95 e (b) quale frazione di esso è assorbita

°