Università degli Studi di Udine – Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Scienze dell’Architettura – Anno Accademico 2006-07

Prova di FISICA – 12.1.2006

1 – Esercizio

Un’aquila appollaiata sul ramo di un albero 19,5 m sopra il livello dell’acqua scorge un pesce che sta nuotando vicino alla superficie. L’aquila si lancia giù dal ramo e discende verso l’acqua; aggiustando l’assetto del suo corpo in volo, essa riesce a mantenere una velocità scalare costante di 3,10 m/s ed un angolo di 20° al di sotto dell’orizzontale.

Determinare quanto tempo occorre all’aquila per raggiungere l’acqua e che distanza ha percorso nella direzione orizzontale quando raggiunge l’acqua.

Soluzione:

(il moto è a velocità costante e non di tipo parabolico): t = h/v0y = 18,4s, d =v0xt = 53,5 m.

 

2 – Si esprima in modo quantitativo e generale il lavoro delle forze e lo si metta in relazione alle varie forme di energia.

 

3 – Si esprima l’energia cinetica rotazionale di un corpo rigido che ruota attorno ad un asse fisso, e si definisca il momento d’inerzia del corpo.

 

4 – Esercizio

Un’asta verticale rigida di massa trascurabile è legata al terreno mediante un perno posto nella sua estremità inferiore. L’asta è dotata anche di un filo che va dalla sua estremità superiore al suolo. Se una forza orizzontale F viene applicata in un punto a metà dell’asta, di trovino la tensione del filo e le componenti orizzontale e verticale della forza esercitata dal perno sull’asta (si esprimano i risultati in funzione di F).

Soluzione: imponendo le condizioni per l’equilibrio: Rx = F/2, Ry = F/2, T = F/sqrt(2).

 

5 – Seconda legge di Newton per la dinamica rotatoria e conservazione del momento angolare.

 

6 – Esercizio

Una massa oscilla attaccata ad una molla con un periodo di 0,83 s e un’ampiezza A = 6,4 cm. Si scriva un’equazione che esprima x in funzione del tempo, assumendo che al tempo t = 0 la massa si trovi in A con velocità nulla.

Si calcoli la velocità massima della massa.

Soluzione: x(t) = 0,064 cos(7,57t) m, vmax = 0,48 m/s

 

7 – Esercizio

Un cilindro contiene 0,3 moli di un gas ideale alla temperatura di 310 K.

Si determini la quantità di calore che deve essere fornita al gas per mantenere costante la temperatura, se il gas si espande isotermicamente da un volume iniziale di 0,31 m3 a un volume finale di 0,45 m3. Si tracci il diagramma pV della trasformazione.

Soluzione: Q = L = nRT ln(Vf/Vi) = 288 J.

 

8 – Si esprima il rendimento di una macchina termica, e lo si metta in relazione alla seconda legge della termodinamica.