Indicazioni Per Il Recupero

FISICA prof. Salvo Miceli Anno Scolastico 2011-2012

Indicazioni per il recupero del debito formativo: rileggere con attenzione i contenuti del libro di testo e rivedere con spirito critico sia gli esercizi “prova tu”proposti, sia gli esempi fatti e gli esercizi svolti in classe. A conferma dell’ apprendimento dei contenuti e della comprensione ed applicazione dei concetti, rispondere alle richieste “Enuncia, definisci, spiega” (domande aperte), ai “Test” (di tipo V/F o a risposta multipla) e risolvere gli “Esercizi e problemi” che nel seguito di queste pagine sono suddivisi per i tre moduli affrontati. Parte di dei quesiti teorici è già stata chiarita a lezione e tratta dal libro di testo. Gli esercizi più semplici sono tratti dalle prove di verifica e parte tra i più articolati sono stati eseguiti alla lavagna durante le spiegazioni e discusse nel corso delle interrogazioni. Tutte le richieste vanno eseguite; quelle richieste più impegnative, contrassegnate da un (*), sono facoltative. La varietà qui proposta vuole essere l’offerta di un’occasione di migliore comprensione degli argomenti trattati. Chi volesse trovare utili approfondimenti, chiarimenti ed esercizi svolti, potrà consultare, oltre al testo in adozione, i testi:

Angelo Bonura: “Introduzione alla Fisica” volume 1 - Paravia-Bruno Mondadori editoriGiuseppe Ruffo: “Lezioni di Fisica” volume 1 - Zanichelli editoreGiuseppe Ruffo: “Problemi di Fisica”volume 2 - Zanichelli editore

Testo utilizzato:F. Bagatti, E. Corradi, A. Desco, C. Ropa: ”Conoscere la materia - Fisica” - Zanichelli Editore

I materiali prodotti e distribuiti dal docente nel corso delle lezioni ad arricchimento del libro di testo sono parte integrante del programma.

Indicazioni per il recupero: Fisica 1AT / 1BT /1CT A.S. 2011 / 2012 Pagina 1 di 29

MODULO 1 : GLI STRUMENTI PER IL LAVORO SCIENTIFICO

Enuncia, definisci, spiega. 1. Descrivi il metodo scientifico sperimentale e le fasi di cui si compone.2. Che cosa è una legge fisica? E una teoria? E un modello?3. Spiega cosa significa dare una “definizione operativa” di una grandezza fisica.4. Perché è preferibile che la definizione di una grandezza faccia riferimento ad un fenomeno fisico,

piuttosto che ad un oggetto materiale? Spiega come le due definizioni di metro, che abbiamo dato a lezione, sono equivalenti.

5. È vero che una grandezza fisica di tipo indiretto non può essere misurata direttamente? Perché?6. La definizione “la massa è la quantità di materia contenuta in un corpo” non può essere considerata

una definizione operativa. Perché?7. Cosa significa grandezza intensiva e grandezza estensiva?8. La massa è una grandezza intensiva? E la densità? E la temperatura? Motivare le risposte.9. Una misura può essere infinitamente precisa? Hanno precisione maggiore gli strumenti analogici o

quelli digitali?10. Spiega cosa è la sensibilità, la portata minima, la portata massima e la prontezza. Fai degli esempi

considerando ad esempio il tuo righello o la bilancia da cucina.11. Di’ cosa è l’errore assoluto e quello relativo.12. Spiega cosa è l’intervallo di incertezza. Spiega poi in che modo è possibile vedere se due grandezze

possono essere uguali utilizzando gli intervalli di incertezza delle loro misure.13. In che modo possiamo valutare la bontà di una misura?14. Spiega la differenza tra errore sistematico ed errore casuale.15. Abbiamo visto che, in presenza di più misurazioni di una stessa grandezza, si sceglie, come valore

più probabile della misura, il valore medio delle letture. In questo modo si riesce ad eliminare gli errori casuali? E quelli sistematici? Perché?

16. Nella misura di una grandezza G si ricorre a più misurazioni per ridurre l’errore casuale, e si sceglie come valore più probabile il valore medio. Quale incertezza deve essere associata al valore medio

(l’errore di sensibilità dello strumento o l’errore )? Perché? Si tratta di un errore

assoluto?17. Spiega perché questa frase non è corretta: “tutte le relazioni di proporzionalità diretta hanno come

grafico una retta, e tutte le relazioni che hanno come grafico una retta sono relazioni di proporzionalità diretta”.

Test

1. Individua le tre espressioni non corrette:

a. t = 0,0125 cm e. l = 2,1 mmb. m = 2,52 kg f. m = 14 mLc. V = 2 cm2 g. V = 2,50 cm3

d. d=6,3

2. La densità del ferro è 7800kg/m3. Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

a. 7800 kg di ferro hanno un volume di 1 m3 b. 1 m3 di ferro ha una massa di 7800 kgc. la densità del ferro è 7800 g/cm3 d. la densità del ferro è 7,8 g/cm3

3. Tra le seguenti grandezze del Sistema Internazionale individua quelle fondamentali:

a. Volume b. Quantità di materia c. Massa d. Densità e. Velocitàf. Pressione g. Carica elettrica h. Intensità di corrente i. Tempo l. Temperatura

4. Un oggetto è lungo (1,03 ± 0,03) m. Con questa scrittura vogliamo dire che:

a. l’oggetto si allunga o si accorcia al variare della temperatura, e quindi si sono indicati i valori massimo e minimo

c. abbiamo usato uno strumento non adatto alla misurazione

b. la lunghezza potrebbe essere compresa tra 1,00 m e 1,06 m

d. siamo incerti sulla bontà della misura



5. Quale tra le seguenti misure è scritta correttamente?L=(50±0,1)m; L=(32,00±0,02)m; L=(0,042±0,01)m

a. Tutte e tre b. La secondac. Nessuna delle tre d. La prima e la seconda

6. Quale tra le seguenti misure è affetta da maggiore errore assoluto?a. L1 = (100 ± 2) cm b. L2 = (180 ± 4) cmc. L3 = (12 ± 1) cm d. L4 = (24 ± 3) cm

7. Quale tra le seguenti misure è affetta da maggiore errore percentuale?a. L1 = (100 ± 2) cm b. L2 = (180 ± 4) cmc. L3 = (12 ± 1) cm d. L4 = (24 ± 3) cm

8. È stata misurata 4 volte la lunghezza di una strada, ottenendo i seguenti valori: 25,0 m; 25,8; 25,4 m; 25,0 m. Quale valore conviene prendere per la misura?

a. nessuno, perché sono misure diverse b. 25,0 mc. 25,4 m d. 25,3 m

9. Quali di queste coppie di grandezze possono avere lo stesso valore?

a. l1=250cm3cm , l2=240cm3cm c. A1=460cm210cm2 , A2=445cm212cm2

b. m1=100g3g , m2=95g4g d. t1=30s3s , t2=262s

10. Indicare la bilancia più adatta a misurare la massa corporea di una persona:

a. portata di 200,0 kg e sensibilità 0,5 kg c. portata di 500 hg e sensibilità 1 hgb. portata di 2000 kg e sensibilità 10 kg d. portata di 200 dag e sensibilità 1 dag

e. portata di 20000,0 dg e sensibilità 0,1 dg

11. Uno studente misura la lunghezza della sua stanza usando una cordella metrica (portata 20 m e sensibilità 1 cm) e ottiene il dato: l = 4,53 m. Per ciascuna affermazione indica se è vera o falsa.a. La terza cifra, il 3, è incerta V Fb. l’intervallo di incertezza di questa misura è di 2 cm V Fc. il valore vero della misura è compreso tra 4,51m e 4,53 m V Fd. per esprimere l’incertezza del dato si scrive: l = (4,52±0,02) m V Fe. considerando lo strumento utilizzato, quello ottenuto è il valore esatto V F

12. La densità dell’argento è 10,5 g/cm³. Qual è la massa di un blocco d’argento di volume pari a 12,0 cm³?a) 0,875 g b) 126 g

c) 1,5 g d) 1,14 g

13. Misuri il volume di un solido per spostamento d’acqua e ottieni i valori V’= (27 1) cm³ e V’’= (82 1) cm³. Il volume V dell’oggetto, con la sua incertezza, è: a. V = (55 1) cm³ b. V = (55 2) cm³

c. V = (55 3) cm³ d. V = (55 5) cm³

14. In un esperimento per determinare la densità di un oggetto, la massa è stata misurata con un’incertezza relativa di em = 0,04 e il volume con un’incertezza relativa eV = 0,12. Se il risultato del valor medio della densità è stato di 100g/cm3, l’incertezza assoluta sulla densità dell’oggetto è:

a. 3 g/cm3 b. 8 g/cm3

c. 16 g/cm3 d. 48 g/cm3

15. Considera la seguente uguaglianza: x = a · b + c. Con quale delle seguenti formule si può ricavare b? a. b = a · x/c b. b = (x – c)/ac. b = (c + x)/a d. b = (c + a)/x



16.La distanza percorsa da un’auto è stata misurata con un errore del 3%, il tempo impiegato con un errore del 2%. Qual è l’errore sulla velocità (distanza percorsa / tempo impiegato)?

a. 5%, perché gli errori percentuali si sommano b. 1,5%, perché la velocità è il rapporto tra distanza percorsa e tempo impiegato

c. 3%, perché si assume l’errore maggiore d. 2%, perché si assume l’errore minore

17.La lunghezza di un virus è 2 millesimi di millimetro. Come si può esprimere questo dato con notazione scientifica?a. 2,0 10–3 m b. 2,0 10–6 mc. 2,0 10–9 m d. 0,2 10–7 m

18.Quale delle seguenti tabelle corrisponde alla proporzionalità diretta tra le grandezze?

a. t (s) 1 2 3 4s (cm) 1 4 9 16

b. t (s) 1 2 3 4s (cm) 1 4 9 12

c.t (s) 2,0 2,5 3,0 3,5s (cm) 20 30 40 50

c.t (s) 1 4 8 10s (cm) 20 5 2,5 11

19.Quale relazione rappresenta la formula y = 3/x a. proporzionalità diretta b. proporzionalità inversac. legge lineare d. nessuna delle precedenti

20.Quando due grandezze sono direttamente proporzionali?

a. il loro prodotto è costante b. la loro somma è costantec. la loro differenza è costante d. il loro rapporto è costantee. all’aumentare dell’una, aumenta l’altra

21.Quando due grandezze dono inversamente proporzionali?a. il loro prodotto è costante b. la loro somma è costantec. la loro differenza è costante d. il loro rapporto è costantee. all’aumentare dell’una, aumenta l’altra

22.La grandezza y è funzione della grandezza x. Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

x 1 2 3 4 5y 30 15 10 7,5 6

a. y è direttamente proporzionale a x b. y è inversamente proporzionale a xc. y dipende linearmente da x d. nessuna delle precedenti y

23.Fra le seguenti grandezze solo due sono direttamente proporzionali. Quali?

a. il lato e l’area di un tavolo c. l’area e il perimetro di un tavolo c. il lato e il perimetro di un tavolo d. il volume e la densità, di un oggetto di massa assegnata.

24. In relazione all’operazione di approssimazione (o arrotondamento) indica l’unica risposta sbagliata:

a. l’approssimazione si effettua quando il dato deve essere espresso con un numero di cifre inferiore al calcolo aritmetico

b. quando si arrotonda occorre considerare esclusivamente la cifra che segue quella da approssimare

c. se la cifra da approssimare è uguale o maggiore di cinque, l’ultima cifra che resta deve essere aumentata di una unità

d. quando nell’arrotondamento l’ultima cifra rimane inalterata, si parla di approssimazione per eccesso

e. se la cifra da eliminare è minore di cinque, l’ultima cifra che resta rimane inalterata



25. Le cifre significative di un dato sperimentale sono:a. le cifre che sono riportate nel dato b. solo le cifre decimali (dopo la virgolac. tutte le cifre dei numeri che si ottengono dai

calcolid. solamente le cifre che vengono rilevate dallo

strumento di misura e. solo le cifre dei numeri arrotondati all’unità f. tutte le cifre diverse da zero

26. Il risultato di una moltiplicazione o di una divisione tra dati sperimentali deve avere:a. un numero di cifre significative uguale a quello

del dato che ne ha di menob. un numero di cifre significative uguale al dato

di quello che ne ha di piùc. un numero di cifre decimali uguale a

quello del dato che ne ha di menod. un numero di cifre decimali uguale al dato di

quello che ne ha di piùe. un numero di cifre significative e decimali

uguale a quello del dato che ne ha di menof. un numero di cifre significative e decimali

uguale a quello del dato che ne ha di più

27. Il risultato di un’addizione tra dati sperimentali deve avere:a. un numero di cifre significative uguale a quello

del dato che ne ha di menob. un numero di cifre significative uguale al dato

di quello che ne ha di piùc. un numero di cifre decimali uguale a

quello del dato che ne ha di menod. un numero di cifre decimali uguale al dato di

quello che ne ha di piùe. un numero di cifre significative e decimali

uguale a quello del dato che me ha di menof. un numero di cifre significative e decimali

uguale a quello del dato che ne ha di più

28.Tra le grandezze k, F, l, esiste la relazione: . Di che tipo è la relazione tra F e k? E quella tra l e

k?

29.La legge di gravitazione universale è espressa dalla relazione . Che relazione c’è tra F ed m? E

tra F e d ?

30.Nella figura sono rappresentate due grandezze x e y direttamente proporzionali. Quale delle seguenti formule descrive la relazione?

A y = 4xB y = xC y = 2xD y = 2x + 1

Esercizi e problemi

31. Completare le seguenti equivalenze:234 cm3 = …………. dm3 34,5 dm2 =………......m2 60,2 g/cm3=………… kg/cm3

23,5 cm3 =……...……cL 0,15dm3 = ……….…m3 60,2 g/cm3 = ………… g/cL0,13 hl = …..……....dm3 4kg/dm3 = …………. g/dm3 4kg/dm3 =………….. g/cm3

32. Indicare il numero di cifre significative dei seguenti dati e riscriverli nella notazione scientifica:a. 30,05 m2 b. 0,03030 kmc. 0,00042 L d. 890,0 dm3

g. 5,46∙103 kg h. 2,1∙10-4 kgi. 102,02 m l. 438,00 g


MODULO 1 : GLI STRUMENTI PER IL LAVORO SCIENTIFICO33.Abbiamo abbastanza vernice per un pannello di 20 m2. Se il pannello ha forma rettangolare,

quali dimensioni possono avere i lati? Costruire una tabella e un grafico. Scrivere la relazione che lega i due lati l1 ed l2 e dire di che tipo di relazione si tratta.

34. Si osservi il grafico seguente.a. Di che tipo di relazione si tratta?b. Quale grandezza fisica misura la pendenza del grafico?c. Come si può stabilire, senza fare calcoli, per quale dei due

metalli, la grandezza fisica in esame ha valore maggiore?d. Calcolare la pendenza delle semirette.e. Scrivere la relazione matematica tra le grandezze riportate

sugli assi del grafico.

35. Il grafico a fianco illustra la relazione fra la base b e l’altezza h di una serie di rettangoli diversi, aventi tutti la stessa area.

a. Qual è il valore comune dell’area dei rettangoli?b. Qual è la formula che esprime la relazione tra b e h?

36. Si hanno 4 palline colorate, tre di queste sono fatte della stessa sostanza, la quarta di un materiale differente. Pesando le palline e misurandone il volume si hanno i risultati. M1=120g , V1=40cm3 ; M2=240g , V2=80cm3 ; M3=150g , V3=80g ; M4=0,6kg , V4=200cm3. Quale delle 4 palline è composta da una sostanza differente da quella delle altre tre?

37.Misurando il diametro di una barra cilindrica, uno studente ha ottenuto la seguente misura:d = (10,36 ± 0,01) mm. Qual è l’incertezza dello strumento con cui ha effettuato la misura? Qual è l’errore assoluto che ha commesso? Qual è l’errore relativo? Qual è l’errore percentuale? Scrivi il risultato della misura con l’errore percentuale. Visualizzare con un disegno gli estremi di variazione della grandezza misurata.

38. Quattro cronometristi hanno misurato il tempo impiegato dal vincitore di una corsa campestre, ottenendo i seguenti valori: t1 = 33 min 30 s; t2 = 33 min 32 s; t3 = 33 min 29 s; t4 = 33 min 30 s. Qual è l’incertezza degli strumenti usati? Scrivere il tempo ottenuto dal vincitore con l’indicazione dell’errore. Esprimere il risultato in secondi.

39. Il lato di una lastra quadrata è stato misurato 5 volte e si sono ottenute le seguenti misure: 34,5 cm; 34,4 cm; 34,7 cm; 34,6 cm; 34,3 cm.Qual è il valore più attendibile della lunghezza del lato? Calcolare l’errore e scrivere il risultato della misura. Calcolare il perimetro della lastra, determinare l’errore, e scrivere il risultato con la sua incertezza. Calcolare il perimetro della lastra, determinare l’errore, e scrivere il risultato con la sua incertezza associata.

40.La massa di un oggetto è (20,0 ± 0,2) g, il volume (5,0 ± 0,1) cm3. Calcolare la densità in g/cm3, associando l’errore sulla densità. Esprimere la stessa anche nelle unità di misura del sistema internazionale.

41.Un neonato viene pesato dalla mamma prima e dopo l’allattamento; i valori delle masse, misurati con un errore dell’1%, son 3,50kg prima e 3,70kg dopo. Determinare quanti grammi di latte ha assunto il bambino. Scrivere il risultato associando l’errore assoluto. Suggerimento: (calcolare la quantità di latte per differenza, ed applicare le regole sulla propagazione degli errori assoluti nelle differenze)


MODULO 1 : GLI STRUMENTI PER IL LAVORO SCIENTIFICO42.Una bombola di 100 litri, piena di gas metano, ha una massa di 1,800 kg. La densità del gas è 0,72 kg/m 3.

Qual è la massa della bombola quando è vuota? Scrivere il risultato associando il valore assoluto. Si Suggerimento: (Si può calcolare la massa del gas conoscendo il volume occupato e la densità, poi la massa della sola bombola, essendo nota la sua massa quando è piena…)


MODULO 2 : LE SOSTANZE: PROPRIETÀ ED ENERGIA

Enuncia, definisci, spiega.

1.Le sensazioni termiche forniscono sempre una corretta indicazione della temperatura dei corpi? Che cosa indica la temperatura di un corpo?

2.Illustrare il fenomeno della dilatazione termica al livello microscopico. Cosa si intende per agitazione termica?

3.Illustrare il principio di funzionamento dei termometri a mercurio e spiegare come si costruisce una scala termometrica.

4.Nella scala termometrica Kelvin non si hanno temperature negative. Perché?5.Quali sono le caratteristiche sia al livello macroscopico sia al livello microscopico dei tre stati di

aggregazione della materia? Spiegare i meccanismi microscopici che determinano i passaggi di stato.6.Quali sono i meccanismi microscopici che determinano la trasmissione di calore per conduzione? Illustrare

accompagnando la spiegazione con un disegno (modello). Spiegare come questo modello consente di giustificare il raggiungimento di una temperatura di equilibrio da parte di due corpi a temperature iniziali diverse e posti a contatto.

7.Sulla base dell’interpretazione microscopica dei cambiamenti di stato, spiegare perché, in genere, il calore latente di vaporizzazione è maggiore di quello di fusione.

8.Spiegare, utilizzando il concetto di calore specifico, come mai in moltissimi dispositivi soggetti a surriscaldamento si utilizza l’acqua come liquido refrigerante.

9.Si hanno i due sistemi: 1 kg di acqua liquida a 100 °C e 1 kg di vapore acqueo a 100°C. Entrambi i sistemi vengono raffreddati fino alla temperatura di 90°C. I due sistemi cederanno la stessa energia termica? motivare la risposta.

10.perché quando si esegue una misura di temperatura occorre attendere un po’ di tempo?

Test

1.Quale delle seguenti affermazioni è vera?

a. Il termoscopio è un termometro con una scala graduata

b. Il termometro è un termoscopio con la scala graduata.

c. Il termoscopio visualizza variazioni di temperatura, il termometro no.

d. Il termometro visualizza variazioni di temperatura, il termoscopio no.

2.La differenza fra la scala Celsius e la scala assoluta delle temperature consiste nel fatto che:

a. la scala Celsius è centigrada, la scala assoluta no.

b. la scala assoluta è centigrada, la scala Celsius no

c. la scala Celsius esprime la temperatura a partire da una temperatura di riferimento.

d. le. due scale assegnano valori diversi alla temperatura di fusione del ghiaccio.

3.La differenza di temperatura fra l’interno e l’esterno di una abitazione è 15 °C. La differenza di temperatura espressa in kelvin vale:a. 288 K b. 15 Kc. 0 K d. 258 K

4.Quale delle seguenti affermazioni è corretta?a. Il calore e la temperatura sono nomi diversi per

la stessa grandezza fisica.b. Si ha passaggio di calore quando c’è un

dislivello di energia interna.c. Si ha passaggio di calore quando c’è un

dislivello di temperatura.d. Si ha un passaggio di temperatura quando c’è

un dislivello di calore.

5. In relazione alle diverse forme di energia coinvolte nel riscaldamento e nel raffreddamento delle sostanze, individuare l’unica risposta sbagliata:

a. Un aumento di temperatura di un corpo solido fa aumentare la sua energia termicab. Una diminuzione di temperatura di un corpo liquido fa diminuire la sua energia cineticac. Durante la condensazione di una sostanza allo stato aeriforme l’energia chimica aumentad. L’aumento di temperatura di un corpo aeriforme causa un aumento di energia termicae. Durante la fusione di una sostanza solida l’energia chimica del corpo aumenta



6. La capacità termica C = c∙m ….a. …e il calore specifico sono la stessa grandezza fisica.b. …si misura in J/K, mentre il calore specifico si misura in J/(kg K).c. …di un corpo è proporzionale alla sua massa, mentre il calore specifico è inversamente

proporzionale alla massa.d. …di un corpo è inversamente proporzionale alla sua massa, mentre il calore specifico è

proporzionale alla massa.

7. Un corpo solido di un certo materiale viene riscaldato e la sua temperatura passa da 25°C a 80°C che cosa non cambia?a. il volume, perché è una caratteristica immutabile dei corpi solidi…(se non lo ritieni vero, di’ il perché)b. la densità perché è una caratteristica del materiale………..…….… (se non lo ritieni vero, di’ il perché)c. l’energia termica, perché ………………………………………………………….( motivare la risposta)d. la velocità media con cui si muovono le particelle, perché ……………………….(motivare la risposta)e. le dimensioni delle sue particelle, perché ………………………………………... (motivare la risposta)

8. Il calore specifico di un corpo:

a. dipende dal calore fornito al corpo b. dipende dalla sostanza di cui è costituito il corpoc. dipende dalla variazione di temperatura del corpo

d. dipende dalla sostanza di cui è costituito il corpo e dalla sua massa

9. La capacità termica di un corpo:a. dipende dal calore fornito al corpo b.dipende dalla variazione di temperatura del corpoc. dipende solo dalla sostanza di cui è costituito il corpo

d. nessuno dei precedenti. Perché ……………………………………………………….

10. Una sfera è fatta di una lega metallica: la sua capacità termica è nota. Mediante una sola misura, è possibile determinare il calore specifico della lega?a. No, in nessun modo. b. Sì, se viene misurata la massa della sfera.c. Sì, se viene misurata la temperatura della sfera. d. Sì, se viene misurata l’energia interna della sfera.

11. Se è nota la quantità di calore che un corpo acquista scaldandosi, quali altre grandezze bisogna conoscere per calcolare il suo calore specifico?a. la capacità termica b. la capacità termica e la massac. la massa e la variazione di temperatura d. la capacità termica e la variazione di temperatura

12. Il calore specifico di una sostanza è numericamente uguale a:a. la capacità termica di un corpo costituito da

quella sostanzab. La quantità di calore necessaria a scaldare di 1 °C

quella sostanzac. La quantità di calore necessaria a scaldare di 1

°C 1 kg di quella sostanzad. La quantità di calore necessaria a scaldare 1 kg di

quella sostanza

13. se si mette un cubetto di ghiaccio in un bicchiere d’acqua a temperatura ambiente, durante la fusione del cubetto l’acqua si raffredda perché:

a. essa riceve dal ghiaccio una temperatura negativa

b. il ghiaccio rimane sempre ad una temperatura di 0°C

c. essa cede al cubetto di ghiaccio l’energia necessaria per farlo fondere

d. il ghiaccio si riscalda e la somma delle due temperature deve rimanere costante.

14.A proposito della variazione della densità di un materiale nei passaggi di stato, si può affermare che:a. passando dallo stato liquido a quello aeriforme la

densità aumenta considerevolmenteb. passando dallo stato solido a quello liquido la

densità diminuisce semprec. passando dallo stato liquido a quello solido, la

densità generalmente aumentad. passando dallo stato aeriforme a quello liquido

la densità aumenta sempree. passando dallo stato solido a quello liquido la

densità resta costante



15.Due oggetti, sottoposti per lo stesso tempo alla stessa fonte di calore, aumentano la temperatura rispettivamente di 20 °C e 30 °C. Che cosa si può dedurre da questo fatto?

a. il primo corpo ha un calore specifico maggiore del secondo

b. il primo corpo ha un calore specifico minore del secondo

c. il primo corpo ha una capacità termica maggiore del secondo

d. il primo corpo ha una capacità termica minore del secondo

16. L’acqua di un calorimetro ha una temperatura Ta. Nel calorimetro viene inserito un blocchetto di marmo a temperatura Tm, che è minore di Ta. La temperatura d’equilibrio Te è tale che:

a. Te < Tm < Ta b. Ta < Te < Tm

c. Tm < Ta < Te d. Tm < Te < Ta

17. Per scaldare un piccolo ambiente introducendo in esso un corpo molto caldo, conviene scegliere un corpo:

a. con grande calore specifico. b. con piccolo calore specifico.c. con grande capacità termica. d. con piccola capacità termica.

18.Quanti joule occorrono per innalzare di 10 °C la temperatura di 10 g di alluminio? (c = 880 J/(kg K))?a. 880 J b. 88 Jc. 10 J d. 8800 J

19.Due quantità della stessa sostanza, di massa pari a m1=1kg ed m2=2 kg vengono poste su due fornelli identici e riscaldate per lo stesso tempo.

a. le temperature di m1 e di m2 aumentano della stessa quantità , poiché i fornelli sono uguali

b. la variazione di temperatura di m1 è il doppio di quella di m2

c. la variazione di temperatura di m2 è il doppio di quella di m1

d. la variazione di temperatura di m1 è minore di quella di m2

20. Sulla base del grafico, rispondere alle seguenti domande:a. Qual è la sostanza che cambia di stato?b.A quale temperatura avviene il cambiamento di stato?c. Quanto tempo dura il cambiamento di stato?d.Sapendo che all’inizio la sostanza X è liquida e la sostanza Y è

solida, quale cambiamento di stato avviene?e. La sostanza Y potrebbe essere acqua?

21. Nelle stesse condizioni di riscaldamento, la sosta termica misurata durante la fusione di 10 g di un metallo è più breve di quella misurata durante la fusione di 100 g dello stesso metallo?a. no, la durata della sosta termica è uguale nei due casi, ed è una caratteristica della sostanza.b. no, la durata della sosta termica è uguale nei due casi, ma se si hanno 100 g il passaggio di stato

avviene ad una temperatura 10 volte maggiore.c. si, la durata della sosta termica dipende dal calore latente necessario a spezzare il legami molecolari,

ed è proporzionale alla massa della sostanza. La temperatura, invece è invariata.d. si, la durata della sosta termica dipende dal calore latente necessario a spezzare il legami molecolari,

ed è proporzionale alla massa della sostanza. Anche la temperatura si decuplica.

22.Per fondere 100 kg di una sostanza occorrono 2500 kJ. Qual è il calore latente di fusione della sostanza?

A 2500 kJ/kg B 0,04 kJ/kgC 25 kJ/kg D 25 J/kg

23.Tra le sostanze indicate in tabella determinare:

Sostanza tf (°C) teb (°C)A -5 79B 12 126C -41 106

a. quella che non solidifica neppure nella cella di un freezer domestico.

b. quella può entrare in ebollizione in un bagnomaria ad acqua.

c. Quella che è solida a temperatura ambiente.


MODULO 2 : LE SOSTANZE: PROPRIETÀ ED ENERGIAD 65 154

24.Le temperature fisse di una sostanza sono: tf=-138°C e teb = -1°C.a. la densità della sostanza allo stato solido è maggiore o minore della densità della sostanza allo stato

liquido?b.Se la sostanza viene sottoposta ad una pressione 10 volte maggiore, come cambiano le temperature

indicate?

25.Con un esperimento si è osservato che 10 g di una determinata sostanza fondono a 56°C. a. a quale temperatura fondono 100 g della stessa sostanza?b. A quale temperatura solidifica la sostanza? c. Quale affermazione è possibile fare sulla temperatura di ebollizione della sostanza?

Dall’analisi termica di una sostanza si è ottenuta la curva di riscaldamento in figura:a. in quale tratto il sistema è costituito dalla sostanza

allo stato liquido?b.In quale punto la sostanza possiede il massimo valore

di energia termica?c. In quale tratto il calore assorbito dalla sostanza fa

aumentare l’energia termica?d.In quale tratto il calore assorbito dalla sostanza fa

aumentare l’energia chimica?e. Qual è lo stato di aggregazione della sostanza alla

temperatura ambiente?f. Quanto dura l’ebollizione?g.In quali tratti si libera energia verso l’esterno?

Esercizi e problemi

Calorimetria

1. Convertire le seguenti temperature:45 °C = ...................... K 265K = ...................... °C-60°C = ……………. K 30K = …………….…°C

2. Quanti joule occorrono per riscaldare di 25°C una massa di acqua pari a 2,5 kg?

3. Dormendo scoperto per qualche minuto, un bambino perde calore e la sua temperatura corporea diminuisce di 0,5 °C. La massa del bambino è 9,5 kg e il calore specifico medio del corpo umano è 3,5 103 J/(kg · K). Calcola la quantità di calore persa dal bambino.

4. Su una sorgente termica è posta una massa di acqua di 200g. la fiamma fornisce all’acqua 8,36 J di calore al secondo. Quanto tempo occorre perché l’acqua si riscaldi di 10°C?

5. Ad un corpo di rame (c = 389 J/(kg∙°C)) di massa m vengono sottratti 836kJ di calore e la sua temperatura diminuisce di 20°C. Qual è la massa del corpo?

6. Dalla formula fondamentale della calorimetria si può ricavare c in relazione alle altre grandezze. Qual è l’unità di misura di c, se si misura Q in cal, m in g e T in K?

7. Somministrando a un blocco di 1,20 kg di ferro 3,45 104 J di calore, la sua temperatura aumenta di 62,5 °C. Calcolare il calore specifico del ferro.

8. 500 g di acqua, a 10 °C, vengono scaldati per 5 minuti da un fornello che produce 4000 J/min Quanto calore produce il fornello nei 5 minuti di riscaldamento? Supponendo che tutto il calore erogato dal fornello sia assorbito dall’acqua, calcolare la variazione di temperatura di questa (c = 4180 J/(kg K)). Qual è la temperatura finale raggiunta?


MODULO 2 : LE SOSTANZE: PROPRIETÀ ED ENERGIA9. (*) In un calorimetro si mettono 1200 g di acqua alla temperatura di 25 °C, e 150 g di piombo alla

temperatura di 90 °C (c = 128 J/(kg K)).Calcola la temperatura di equilibrio, supponendo che non ci siano dispersioni di calore. Quanto calore acquista l’acqua? Se le dispersioni di calore non sono trascurabili, la temperatura di equilibrio è maggiore o minore di 25,25 °C? (Suggerimento: poiché le dispersioni di calore sono trascurabili, il calore assorbito dall’acqua è uguale al calore ceduto dal piombo. Basta scrivere T =Tf-Ti per i due materiali e… risolvete rispetto a Tf, che è la temperatura di equilibrio nel fenomeno considerato)

10. (*) Un blocco di un certo metallo, di massa m = 600 g, alla temperatura iniziale di 93 °C, viene immerso in 1,60 litri di acqua (c = 4186 J/(kg · K)) alla temperatura di 20 °C. La temperatura di equilibrio è 25,9 °C. Calcola il calore specifico del blocco di metallo. (Suggerimento: ci sono tutti i dati per calcolare il calore assorbito dall’acqua, che è uguale a quello ceduto dal blocchetto di alluminio…)

Passaggi di stato

11. Riscaldando 3 kg di una sostanza su un fornello che eroga 0,5 kJ/s di calore si è ottenuta la curva di riscaldamento in figura. Calcolare:a. il calore fornito alla sostanza nei primi 40 minb.il calore latente di fusione della sostanza.

12. Il grafico mostra la curva di riscaldamento di 1 g di una sostanza. Determinare: il calore latente di fusione, il calore latente di vaporizzazione, e le temperature fisse della sostanza.

13. Una massa di oro fusa solidifica alla temperatura di fusione 1064 °C. Determina l’energia liberata dal processo, sapendo che la massa dell’oro è di 0,350kg e che il calore latente di fusione è f = 66kJ/kg

14. Un fornello viene usato per portare ad ebollizione una massa di ghiaccio di 6 kg inizialmente alla temperatura di –10 °C. a. Calcola il calore necessario per portare il ghiaccio alla temperatura di fusione (c = 2093 J/(kg K)).b. Quanto calore è necessario per far fondere il ghiaccio (f = 334 kJ/kg)?c. Quanto calore è necessario per portare alla temperatura di ebollizione l’acqua ottenuta?d. Quanto calore è necessario per far evaporare l’acqua (v = 2250 kJ/kg)?e. Rappresenta in un grafico cartesiano l’andamento della temperatura in funzione del calore fornito.

15. (*)Una massa m = 10 kg di piombo (c= 128J/(kg°C)) alla temperatura iniziale di 15 °C viene posta in un forno per essere fusa (tf = 327°C). Il forno eroga un’energia termica di 3000J/min ed il blocco di ferro vi rimane per 2 ore. Trascorso il tempo indicato, a quale temperatura si trova la massa del ferro? Sarà stata fusa? E dopo 3 ore? Indica, nei due casi, qual è la temperatura a cui si trova il ferro, la massa fusa e quella ancora solida. Quanto tempo serve a fondere tutta la massa?(Suggerimento: Si può procedere calcolando prima il calore erogato dal forno in 2 ore ed in 3 ore e valutando, a partire dalla legge fondamentale della calorimetria, se il blocco di ferro ha raggiunto la Tf. Se dai calcoli risultasse superata quella temperatura, devo tener conto del reale comportamento fisico: raggiunta la temperatura di fusione la temperatura non aumenta e l’ulteriore energia fornita


MODULO 2 : LE SOSTANZE: PROPRIETÀ ED ENERGIAinizia a far fondere il materiale….In questo caso so che una parte di energia termica ha riscaldato il corpo, un’altra parte ha iniziato il processo di fusione…).


MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE

Enuncia, definisci, spiega.

Quali esempi abbiamo fatto in classe per mostrare che per ogni forza esiste sempre una seconda forza opposta? Quale misura abbiamo eseguito in classe per mostrare che azione e reazione non sono solo opposte ma anche uguali in modulo?

Spiega cosa vuol dire “risultante delle forze uguale a zero” e cosa implica.

Spiega come possiamo accorgerci solo dall’osservazione, se un corpo è in equilibrio oppure no, e cosa comporta…(primo principio).

Spiega cosa è un vincolo, una forza vincolare ed un moto vincolato. Fai degli esempi di moto vincolato specificando quale è il vincolo in questione. Quali sono i possibili moti non vincolati (moti liberi)?


MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE.






MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE.TEST A SCELTA MULTIPLA



QUESITI E PROBLEMI

Costanti elastiche1 Due molle, di diverse caratteristiche, hanno i seguenti grafici peso-allungamento.

Calcola le costanti elastiche delle due molle in N/cm.

……………………………………………………………………………………15. Esprimi i valori delle costanti in unità del SI.

……………………………………………………………………………………16. Che relazione c’è tra peso e allungamento?

……………………………………………………………………………………17. Di quanto si allunga la molla 1 con un peso di 5 N?

……………………………………………………………………………………18. Qual è il peso che produrrebbe, nella molla 1, un allungamento di 10 cm?

……………………………………………………………………………………19. Puoi essere sicuro della validità dell’ultima risposta data? Spiega.

……………………………………………………………………………………

Risultante delle forze2 Due forze hanno intensità 60 N e 80 N. Le loro rette di azione formano un angolo . Rappresenta graficamente la situazione quando = 30° e = 90°, utilizzando la scala

1 cm 20 N.


MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE. Disegna la risultante delle forze nei due casi. È possibile calcolare la risultante delle due forze? Spiega.

……………………………………………………………………………………

Su di un tavolo poni delle casse piene di roba. Il tavolo può sopportare fino a un peso di 500N prima di spezzarsi. Sul tavolo c’è già poggiato un tubo cilindrico di area di base 20cm2, 40cm di altezza e peso specifico =75 N/dm3. Le casse hanno forma rettangolare, di lati 10cmx20cm*1,5dm. La densità delle casse è δ=1,2kg/dm3: quante casse puoi porre sopra il tavolo senza che si spezzi?


MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE.Componenti delle forze3 Un carrello di peso 196 N si trova su un piano inclinato di 30°.1 Rappresenta con un disegno la situazione fisica mettendo in evidenza la forza-peso.

2 Scomponi la forza-peso lungo il piano e la perpendicolare al piano.3 Calcola le componenti della forza-peso.

……………………………………………………………………………………

La forza di attrito4 Una scatola di 2,0 kg è poggiata sul piano di un tavolo. Viene spinta con una forza parallela al

piano. La scatola comincia a muoversi quando la forza vale 17,3 N.2 Fai un disegno per illustrare la situazione.

3 Come si chiama la forza che mette in moto la scatola?

……………………………………………………………………………………4 Qual è il coefficiente di attrito statico?

……………………………………………………………………………………5 Se poggiamo sulla scatola un’altra della stessa massa, qual è il coefficiente di attrito statico?

……………………………………………………………………………………



1 Un aereo percorre 30 km verso nord, poi vira improvvisamente percorrendo altri 40 km verso est. Quanto vale lo spostamento risultante?

A 70 kmB 60 kmC 50 kmD 45 km

2 Delle seguenti grandezze, quale ha caratteristiche vettoriali?A massaB tempoC spostamentoD volume

3 Le masse di due oggetti sono m1 = 2,2 kg e m2 = 8,8 kg. Quanto vale il rapporto tra i loro pesi P1 e P2?

A P1/ P2 = 4B P1/ P2 = 0,5C P1/ P2 = 0,25D non c’è nessun rapporto perché i pesi sono diversi dalle masse

4 Un’auto che pesa 9800 N ha una massa di:A 100 kgB 1000 kgC 980 kgD 10000 kg

5 La massa di un sasso è 250 g. Qual è il suo peso?A 24,5 NB 2,45 NC 245 ND 250 N

6 Una molla, a cui è applicata una forza di 15 N, si allunga di 3 cm. Qual è la sua costante elastica?A 500 N/mB 50 N/mC 0,5 N/mD 5 N/m

7 Una forza di intensità 70 N agisce orizzontalmente verso destra, un’altra di intensità 50 N agisce orizzontalmente verso sinistra. Quanto vale la risultante?

A 120 N verso destraB 120 N verso sinistraC 20 N verso destraD 20 N verso sinistra



9 Nella figura sono disegnati i vettori componenti della forza . Che relazione c’è fra l’intensità di e le intensità dei componenti?

A Fx + Fy = FB (Fx)2 + (Fy)2 = F2

C F – Fx = Fy

D non c’è nessuna relazione

10 Nella figura precedente F = 10 N, Fx = 8 N. Quanto vale Fy?A 6 N B 4 NC 2 ND 18 N

11 La costante elastica di una molla è 4 N/cm. Qual è il suo valore in unità del SI?A 4 N/cm B 4 N/mC 40 N/mD 400 N/m

Risultante delle forze2 Due forze hanno intensità 60 N e 80 N. Le loro rette di azione formano un angolo . Rappresenta graficamente la situazione quando = 45° e = 90°, utilizzando la scala

1 cm 20 N.

Disegna la risultante delle forze nei due casi. È possibile calcolare la risultante delle due forze? Spiega.


MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE.Componenti delle forze3 Un carrello di peso 245 N si trova su un piano inclinato di 60°.19. Rappresenta con un disegno la situazione fisica mettendo in evidenza la forza-peso.

20. Scomponi la forza-peso lungo il piano e la perpendicolare al piano.21. Calcola le componenti della forza-peso.

……………………………………………………………………………………



1 Un aereo percorre 80 km verso nord, poi vira improvvisamente percorrendo altri 60 km verso est. Quanto vale lo spostamento risultante?

A 140 kmB 100 kmC 20 kmD 70 km

2 Delle seguenti grandezze, quale ha caratteristiche vettoriali?A velocitàB areaC densitàD volume

3 Le masse di due oggetti sono m1 = 1,3 kg e m2 = 2,6 kg. Quanto vale il rapporto tra i loro pesi P1 e P2?

A P1/ P2 = 2B P1/ P2 = 0,5C P1/ P2 = 0,25D non c’è nessun rapporto perché i pesi sono diversi dalle masse

4 Un camion che pesa 196000 N ha una massa di:A 1960 kgB 2000 kgC 20000 kgD 100000 kg

5 La massa di un sasso è 150 g. Qual è il suo peso?A 147 NB 150 NC 1,47 ND 14,7 N

6 Una molla a cui è applicata una forza di 20 N, si allunga di 5 cm. Qual è la sua costante elastica?A 4 N/mB 40 N/mC 400 N/mD 0,4 N/m

7 Una forza di intensità 50 N agisce orizzontalmente verso destra, un’altra di intensità 70 N agisce orizzontalmente verso sinistra. Quanto vale la risultante?

A 120 N verso destraB 120 N verso sinistraC 20 N verso destraD 20 N verso sinistra







LABORATORIO2. Legge di HookeSupponiamo di avere una molla appesa a un supporto a cui appendiamo via via un numero crescente di masse (si tratta dell’esperienza della legge di Hooke, che abbiamo affrontato in laboratorio di fisica). Al crescere della massa totale appesa vediamo che la molla si allunga sempre più. Quando la molla è scarica ovvero quando nessuna massa vi è appesa, la sua lunghezza vale L0. Questo valore viene chiamato lunghezza a riposo della molla. Quando una forza peso è applicata alla molla come nel secondo disegno, la sua lunghezza vale L. La differenza tra lunghezza e lunghezza a riposo della molla viene chiamata allungamento della molla e viene indicata con il simbolo ΔL:

Si verifica sperimentalmente che l'allungamento della molla è direttamente proporzionale alla forza applicata

alla molla stessa (Fp):

Mostriamo qui di seguito alcuni dati raccolti con una molla reale in un ladai ragazzi della IB Agrario nell' a.s. 2010/2011. Come forza da applicare alla molla sono stati usati dei pesetti di massa 25g, appesi uno alla volta. Potete vedere dai dati che effettivamente il rapporto tra forza peso e allungamento è quasi perfettamente costante.

M(kg)

L(m)

L(2)

(m)Fp= m g

(N)k = Fp/L

(N/m) 0,076 m è la lunghezza della molla a riposo (L0), cioè quando non vi è applicata alcuna forza.

ΔL = L-L0. Ad esempio, per una massa di 0,025 kg ed una lunghezza L=0,089 m l’allungamento ΔL risul-ta: 0,089 m - 0,076 m = 0,013 m

0,000 0,076(1)

0,025 0,0890,050 0,1020,075 0,1150,100 0,1280,125 0,1400,150 0,1540,175 0,168

0,200 0,179

h. Utilizza la tabella sopra riportata per creare un grafico cartesiano in cui riporti sull'asse delle ascisse l'allungamento della molla e sulle ordinate la forza peso del corpo (punti sperimentali).

i. Supponendo di usare un righello graduato con sensibilità 1 mm per le letture della lunghezza della molla, e che le masse siano date prive di errore, calcola l’errore associato a ciascun valore di k in corrispondenza di ciascun punto sperimentale (coppia di letture m –l) e verifica che i dati di k trovati siano compatibili (cioè si sovrappongono tutte le barre di errore).


MODULO 3 : INTERAZIONI TRA CORPI: LE FORZE.j. Eliminate le letture scorrette (dovute ad eventuali errori di lettura nell’allungamento della molla),

trova il più probabile valore di k ed esprimi il suo valore associando il suo errore assoluto.


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