Fisica sperimentale - svolgimento prova d'esame luglio 2021

Esame di fisica sperimentale

Piano indefinito uniformemente carico

È dato un piano indefinito uniformemente carico con densità superficiale. Alla distanza dal piano è posta una carica. Il modulo della forza agente sulla carica è:

R Il campo elettrico generato da un piano infinito di cariche uniformemente distribuite non dipende dalla distanza dal piano, quindi la forza resta invariata.

Dipolo elettrico in un campo elettrico esterno

Un dipolo elettrico è posto in un campo elettrico esterno. Il modulo del momento di dipolo è 1,16 ⋅ 10 e il modulo del campo elettrico è 3850 N/C. L’energia potenziale del dipolo è:

L’angolo formato dal vettore momento e dal vettore campo elettrico vale: R 53°

L’energia potenziale del dipolo vale: " #$ ⋅ cos (ricaviamo da qui l’angolo: "( arccos +# ,$ 1,16 ⋅ 10 !( arccos 53°-# /5 ⋅ 10 ⋅ 3850

Tuffatore da un trampolino

Un tuffatore si lancia da un trampolino con velocità orizzontale di 2 m/s (la componente verticale della velocità iniziale è nulla). Egli tocca l’acqua dopo 1,2 secondi da quando si lancia. Il trampolino è posto ad un’altezza sul livello dell’acqua pari a:

7,06 1 7,1 R Il moto di un corpo lanciato in orizzontale è la sovrapposizione di due moti: un moto rettilineo uniforme orizzontale e un moto rettilineo uniformemente accelerato verticale. Non c’è componente verticale iniziale della velocità, il moto in tale direzione è uguale alla caduta libera, l’altezza h del trampolino è data da:

1ℎ 3 4521 ;1,2<=→3= ⋅ 9,81 ⋅ = 7,06 ≈ 7,1

Circuito con tre condensatori

Si consideri il circuito costituito da tre condensatori di capacità 6, 3, 4 µF, collegati come in figura. Il circuito è alimentato da una batteria di forza elettromotrice f. L’energia elettrostatica dei tre condensatori vale:

f 86 72,375 ⋅ ?> R L’energia potenziale elettrostatica di un condensatore è data da: 1 @"= 2 in cui C è la capacità equivalente del circuito.

Per i due condensatori in serie abbiamo:

• 1/3 = 1/6 + 1/3
• 4 µF sono invece in parallelo e quindi vanno sommate linearmente: 3 + 4 = 7 µF

Ora sostituiamo nella formula dell’energia potenziale elettrostatica, tenendo presente che la carica Q è: @ = ΔE = ⋅? 1 @ 1 ?"= = ⋅2 21→"= ?21 19→"= ⋅ ⋅ ? 2 4 > ?→ " = 2,375 ⋅ >

Corpo in caduta libera

Un uomo lascia cadere un corpo da un’altezza h con velocità iniziale nulla. Il corpo tocca terra con una velocità di 30 km/h. L’altezza h vale:

R 3,5 m Svolgimento Per il corpo in caduta libera abbiamo:

F Hℎ = 45 G = 45 → 5 = Ie combinando le due equazioni: 30J3,6K J KG <ℎ= = = 3,524 2 ⋅ 9,81 /<

Resistenza di due fili conduttori

Due fili conduttori hanno la stessa sezione e la stessa lunghezza ma sono costituiti da materiali diversi. Si sa che il rapporto tra la resistenza specifica (o resistività) del filo 1 e quella del filo 2 è 0,4. Se il filo 1 ha una resistenza di 5 Ohm, la resistenza del filo 2 è:

12,5 LℎR M. La resistenza R &egr;