Università degli Studi di Udine – Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Scienze dell’Architettura – Anno Accademico 2003-04

Appello di FISICA – 13.9.2004

 

 

Rispondere alle domande e risolvere gli esercizi (indicando schematicamente il ragionamento e le leggi utilizzate) negli appositi spazi liberi.

 

1 – Definire quantitativamente il vettore accelerazione ed esprimere, per un generico moto curvilineo, le sue componenti tangente e centripeta.

 

Soluzione: Derivando il vettore velocita’: a = dv/dt, v = vut è a = dv/dt ut + v2/r un.

 

2 – Esercizio

            Su di un piano inclinato di un angolo θ poggia una massa M inizialmente ferma. Se il coefficiente di attrito statico fra le due superfici è mS = 0.2, calcolare il massimo angolo di inclinazione consentito affinchè la massa resti ferma.

 

Soluzione:  Mg senθ < msMgcosθ è θ < 11.3°.

 

3 – Definire quantitativamente, chiarendo il significato dei simboli, le seguenti grandezze fisiche: a) momento di una forza;  b) momento della quantità di moto di una particella;

c) momento d’inerzia di un corpo.

 

4 – Esercizio

            Una trave uniforme è lunga 4 m e ha massa pari a 15 kg; una delle sue estremità è imperniata a un muro verticale. La trave è tenuta in posizione orizzontale da una fune legata all’estremità libera; la fune è attaccata ad un muro e forma un angolo di 45° con la verticale. Calcolare:

a)      la tensione della fune;

b)      la forza esercitata dal perno sulla trave.

T
 
 


Soluzione: imponendo le condizioni per l’equilibrio: SFi = 0, Sti = 0 si ricava

            T = 104 N, Fx = 74 N, Fy = 74 N.

 

5 – Esercizio

            Scrivere l’equazione di un moto armonico semplice e la sua soluzione generale, chiarendo il significato dei simboli.

Fare un esempio di sistema fisico descrivibile da un moto armonico semplice.

 

 

7 – Enunciare la prima legge della termodinamica chiarendo il significato dei simboli.

 

 

 

 

8 – Esercizio

            Una mole di gas ideale inizialmente alla pressione pA = 2x105 N/m2 e volume VA = 10 -3 m3, si espande secondo la relazione pV = cost. Calcolare, quando il volume viene raddoppiato:

a)      la variazione di energia interna DEint;

b)      il lavoro compiuto dal gas;

c)      il calore scambiato Q;

d)      la variazione di entropia.

Soluzione: a) DEint = 0 poiche’ la trasformazione e’ isoterma;

b)      L = nRT ln(Vf/Vi) = piVi ln (Vf/Vi) = 138.6 J;

c)      Q = L     d) DS = nRln2 = 5.76 J/K.

 

 

9 – Esercizio

            Una macchina termica lavora fra due serbatoi a T1 = 400 K e T2 = 300 K, estraendo 100 cal dal serbatoio caldo durante ogni ciclo. (1 cal = 4.18 J)

a)      Qual è il massimo rendimento possibile per questa macchina, e quanto lavoro può compiere durante ogni ciclo ?

 

Soluzione: a) ηmax = ηC = 1 – T2/T1 = 0.25 è L = η Q1 = 104.5 J;