2002 Tema di Fisica - Esame di stato di liceo scientifico Maxisperimentazione Brocca

Il candidato svolga una relazione su uno solo dei seguenti due temi, a sua scelta, prestando particolare attenzione al corretto uso della terminologia scientifica.

Primo tema

L’effetto fotoelettrico rimase per lunghi anni un mistero fino alla scoperta delle sue leggi da parte di Albert Einstein e le attività sperimentali di Robert Andrews Millikan. Nel 1905, Einstein riuscì a fornire un’interpretazione del fenomeno i ntroducendo il concetto di fotone, la cui esistenza fu poi confermata dalla scoperta dell’effetto Compton nel 1923. Einstein, Millikan e Compton ebbero il premio Nobel per la fisica rispettivamente negli anni 1921, 1923 e 1927.

Il candidato:

1. scriva e commenti le leggi fisiche dell’effetto fotoelettrico, descriva il fenomeno e proponga un esempio di applicazione tecnologica;
2. spieghi perché non è stato possibile interpretare l’effetto fotoelettrico utilizzando le caratteristiche di un’onda elettromagnetica;
3. descriva somiglianze e differenze tra il fotone di Einstein e il quanto di energia proposto da Planck nella radiazione del corpo nero;
4. descriva l’effetto Compton e commenti la formula: [ lambda' - lambda = frac{h}{m_0 cdot c} (1-cos heta) ] che mette in relazione le grandezze fisiche interessate;
5. calcoli l’angolo di diffusione di un fotone che, avendo un’energia iniziale di 0,8 MeV, ne perde un terzo per effetto Compton [(h = 6,63 cdot 10^{-34} J cdot s,,,, m_0 = 9,11 cdot 10^{-31} kg,,,, c = 3,00 cdot 10^8 m/s])

Secondo tema

Una parte di un circuito (in figura) è costituita da tre resistori ( (R_1 = 100 Omega, R_2 = 200 Omega, R_3 = 300 Omega)) e da un solenoide posto in aria. Questo è lungo 5 cm, ha una sezione circolare di ed è formato da 1000 spire di resistenza trascurabile.

All’interno del solenoide si trova un piccolo ago magnetico che, quando non vi è passaggio di corrente, è perpendicolare all’asse del solenoide perché risente soltanto del campo magnetico terrestre ((B_t = 2 cdot 10^{-5} T)).

Il candidato:

1. esponga le sue conoscenze riguardo al campo magnetico terrestre e all’uso della bussola magnetica;
2. spieghi il concetto di resistenza elettrica, descriva il tipo di collegamento dei tre resistori
   [math]R_1[/math]
   ,
   [math]R_2[/math]
   e
   [math]R_3[/math]
   e ne calcoli la resistenza totale;
3. spieghi il concetto di induttanza e calcoli l’induttanza del solenoide, dopo aver dimostrato come si ricava la formula per il suo calcolo;
4. avendo osservato che l’ago magnetico ha subito una deviazione, con un angolo di 30° rispetto alla direzione originaria, calcoli, in (mu A), l’intensità della corrente che attraversa ognuna delle tre resistenze e il solenoide;
5. nelle stesse condizioni precedenti, calcoli il potenziale elettrico nei punti A, B e C, sapendo che il punto D è collegato a massa;
6. sapendo che tra A e D è mantenuta la differenza di potenziale già calcolata, ricavi l’angolo di deviazione dell’ago magnetico che si ottiene eliminando il resistore
   [math]R_2[/math]
   e interrompendo, perciò, quel tratto di circuito.

---

Scarica il testo e la soluzione del tema di Fisica del liceo scientifico maxisperimentazione Brocca, anno 2002.