Esercizi di Fisica I

Fotografie stroboscopiche e dinamica degli urti

Esame (746116) - sistemi di punti - Codice Prova: 0015 - 0001

Determinare la velocità della pallina da golf

Fotografie stroboscopiche ad alta velocità mostrano che la testa di una mazza da golf di 200 g si muove alla velocità di 55 m/s poco prima di colpire una pallina da golf da 46 g a riposo sul tee. Dopo l’urto, la mazza viaggia (nella stessa direzione) a 40 m/s. Si determini la velocità della pallina subito dopo il colpo.

• A. - 55.0 m/s
• B. - 22.5 m/s
• C. 65.2 m/s
• D. - 65.2 m/s
• E. 35.7 m/s

Velocità dopo urto elastico tra due palle

Due palle di massa eguale, A e B, hanno una velocità rispettivamente di 6i m/s e - 4i m/s. Se si scontrano elasticamente, qual è la loro velocità in m/s dopo l’urto? La velocità della palla A è elencata per prima.

• A. 6i, - 4i
• B. 6i, - 4j
• C. 6j, - 4j
• D. - 4i, 6i
• E. - 4j, 6j

Velocità iniziale di un oggetto dopo urto

Un oggetto di 3.0 kg in moto nel verso delle x positive subisce un urto unidimensionale con un oggetto di 5.0 kg inizialmente a riposo. Dopo l’urto l’oggetto di 5.0 kg ha una velocità di 6.0 m/s nel verso delle x positive. Qual è la velocità iniziale dell’oggetto di 3.0 kg?

• A. 4.5 m/s
• B. 7.0 m/s
• C. 8.0 m/s
• D. 6.0 m/s
• E. 5.5 m/s

Calcolare l'impulso esercitato sulla pallina da baseball

Una pallina da baseball di 0.16 kg è lanciata con una velocità di 40 m/s. Ritorna al lanciatore in linea retta con una velocità di 80 m/s. Qual è il modulo dell’impulso esercitato sulla pallina dal battitore?

• A. 6.4 N∙s
• B. 3.2 N∙s
• C. 64 N∙s
• D. 19 N∙s
• E. 16 N∙s

Posizione del centro di massa di un sistema di sfere

Un sistema è composto da due sfere, A e B, che hanno uguale raggio ma massa diversa, con m = 2m_B. Sono collegate alle estremità di una molla situata su di una superficie orizzontale priva di attrito. Inizialmente la molla è allungata di 1,25 volte la sua lunghezza di equilibrio. Le due sfere sono rilasciate simultaneamente. Quando la lunghezza della molla è tornata quella di equilibrio, l, la posizione del centro di massa del sistema è relativamente alla sua posizione con la molla allungata:

• A. Non si è spostata dalla sua posizione originale
• B. Si è mossa di 1/3 l a sinistra
• C. Si è mossa di 0,25 l a sinistra
• D. Si è mossa di 1/6 l a sinistra
• E. Si è mossa di 0,125 l a sinistra

Velocità di una pallina da baseball lanciata

Un lanciatore afferma di poter lanciare una pallina da baseball con la stessa quantità di moto di un proiettile di 3.00 g in moto alla velocità di 1500 m/s. Una pallina da baseball ha una massa di 0.145 kg. Quale deve essere la sua velocità affinché l’affermazione del lanciatore sia vera?

• A. 31.0 m/s
• B. 100 m/s
• C. 53.5 m/s
• D. 10.0 m/s
• E. 65.5 m/s

Effetto del lancio di una pallina in una canoa

Due ragazzi in una canoa si lanciano a vicenda una pallina da baseball avanti e indietro. Che effetto avrà questo sulla canoa?

• A. La canoa oscillerà avanti e indietro muovendosi in direzione opposta alla pallina
• B. Nessuno, perché la pallina rimane nella canoa
• C. La canoa si muoverà ogni volta nella direzione del ragazzo che lancia la pallina con meno forza
• D. La canoa oscillerà nella direzione della pallina, perché la canoa e la pallina esercitano forze in direzioni opposte sulla persona che sta lanciando la pallina
• E. La canoa si muoverà ogni volta nella direzione del ragazzo che lancia la pallina con più forza

Posizionamento della terza particella

Tre particelle si trovano nel piano xy. Una particella di 30 g è nel punto (3, 4) m e una di 40 g è nel punto (- 2, -2) m. Dove deve trovarsi la terza particella, di 20 g, per far sì che il centro di massa del sistema di tre particelle sia nell’origine?

• A. (- 1, - 3) m
• B. (- 3, - 1) m
• C. (+ 1, + 3) m
• D. (+ 3, - 1) m
• E. (- 0.5, - 2) m

Energia cinetica totale dopo un urto elastico unidimensionale

Un oggetto di massa 6.0 kg che si sta muovendo a 2.0 m/s nel verso delle x positive subisce un urto elastico unidimensionale con un oggetto di 4.0 kg in moto a 3.0 m/s nella direzione opposta. Qual è l’energia cinetica totale delle due masse dopo l’urto?

• A. 62 J
• B. 20 J
• C. 30 J
• D. 24 J
• E. 44 J

Spinta di un razzo nello spazio

Un razzo si muove nello spazio esterno mantenendo un’accelerazione costante (di modulo 20 m/s²), mentre espelle carburante alla velocità di 15 km/s rispetto al razzo. Se la massa iniziale del razzo è 3000 kg, quale sarà il valore della spinta dopo che sono stati consumati 800 kg di carburante?

• A. 56 kN
• B. 52 kN
• C. 36 kN
• D. 44 kN
• E. 48 kN

Velocità iniziale di un proiettile

Un proiettile di 12 g è sparato su di un pendolo balistico di 3,0 kg inizialmente a riposo e vi si incastra. Successivamente il pendolo sale verticalmente di 12 cm. Qual era la velocità iniziale del proiettile in km/s?

• A. 0,44
• B. 0,5
• C. 0,54
• D. 0,38
• E. 0,024

Coordinate del centro di massa di un piatto circolare

Un piatto circolare di raggio 3,0 m ha il centro situato su una linea a 45° rispetto all’asse x. Il cerchio è tangente sia all’asse x che all’asse y. Quali sono le coordinate in m del suo centro di massa?

• A. 2, 4
• B. 3, 3
• C. 2, 1
• D. 3, 6
• E. 1, 2

Componente y del centro di massa di due oggetti

L’oggetto A, il cui centro è situato in (2,0 m, 2,0 m) ha una massa di 40 kg. L’oggetto B ha il centro situato in (10 m, 4,0 m) ed ha una massa di 30 kg. Qual è il valore in m della componente y del loro centro di massa?

• A. 2,9
• B. 6,7
• C. 5,4
• D. 6,1
• E. 6,3

Energia cinetica persa in una collisione

Un oggetto di 2.0 kg in moto a 5.0 m/s urta e si aggancia ad un oggetto di 8.0 kg inizialmente a riposo. Si determini l’energia cinetica persa dal sistema nella collisione.

• A. 5.0 J
• B. 25 J
• C. 15 J
• D. 30 J
• E. 20 J

Altezza massima raggiunta da due masse

Una massa di 3.0 kg sta scivolando lungo una superficie orizzontale priva di attrito alla velocità di 3.0 m/s, quando urta un’altra massa di 1.0 kg inizialmente a riposo. Le due masse si uniscono e risalgono un binario circolare di raggio 0.40 m privo di attrito. A quale altezza massima, h, sopra la superficie orizzontale arriveranno le due masse?

• A. 0.21 m
• B. 0.26 m
• C. 0.18 m
• D. 0.40 m
• E. 0.15 m

Rinculo della Terra a causa di una meteora

La massa della Terra è di 5,98 x 10²⁴ kg. Se una meteora di 5,48 x 10⁴ kg dovesse colpire una Terra statica a una velocità di 150 m/s, la velocità (in m/s) del rinculo della Terra sarebbe:

• A. 1,93 x 10^-19
• B. 2,08 x 10^-19