Problema di fisica sul campo elettrico nel condensatore con approfondimento sulla relatività

Esercitazioni per l'esame di stato

Proposta tipo per l'elaborato delle materie d'indirizzo.

Problema di fisica per Liceo Scientifico e opzione scienze applicate

Argomenti:

• moto di una carica in un campo elettrico uniforme
• condensatore piano
• dinamica newtoniana
• energia cinetica relativistica

Testo del Problema condensatore

Un tubo a vuoto contiene un piano con le armature, poste in piani orizzontali, che distano 6,00 mm eidrogenotra cui è applicata una differenza di potenziale = 20,0 mV. Una molecola di ionizzata una volta (con massa= 3,35 × 10 × 10 ∆Ve carica e =1,6 ) entra nel condensatore a metà strada tra le armature, con una= 950 /direzione che forma un angolo = 70,0° con l'orizzontale e un verso rivolto all'armatura positiva. Il modulo della velocità αè .

Disegnare la situazione accelerazione

a. Calcolare il valore dell' a cui è soggetto lo ione e determina i valori delle

componenti orizzontali e verticali della sua velocità iniziale.

Determinare il valore della minima distanza raggiunta tra lo ione e l'armatura positiva e la distanza in orizzontale percorsa dallo ione fino a tale condizione.

energia cinetica

Calcolare l'energia posseduta dallo ione appena prima di colpire l'armatura negativa del condensatore.

Spiegare perché, nei calcoli precedenti, era del tutto giustificato il fatto di trascurare l'effetto della forza peso che agisce sullo ione.

Calcolare l'errore percentuale sull'accelerazione che si commette trascurando tale forza.

Approfondimento = -1 energia

Calcolare l'energia cinetica (punto c.) con la formula relativistica seguente

Confrontare con il risultato della formula classica e commentare il risultato ottenuto.

Svolgimento