Esame del 27 febbraio 2013
Corso di Laurea in Fisica
Compito scritto di Fisica Generale I
M.G. Grimaldi – A. Insolia
Problema n.1↵
Su un ripiano orizzontale è appoggiata una piastra di massa \(m_2=2 \; Kg\) ferma. Sia \(µ_2\) il coefficiente d’attrito tra il ripiano e la piastra. Sulla piastra viene posto un corpo di massa \(m_1=1 \; Kg\) che si muove con velocità \(v\) orizzontale e modulo \(v=3 \; m/s\). Sia \(µ_1=0.6\) il coefficiente d’attrito tra \(m_1\) ed \(m_2\). La velocità relativa di \(m_1\) rispetto ad \(m_2\) si annulla quando \(m_1\) si è spostato di una distanza d=0.7m su \(m_2\). Calcolare:
- il coefficiente d’attrito \(µ_2\)
- la distanza l percorsa da \(m_2\) sul ripiano prima di fermarsi
- l’energia meccanica dissipata nel processo.
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Problema n.2↵
L’estremo A di una sbarra orizzontale sottile, di massa trascurabile e di lunghezza L, fissata a una parete per mezzo di un perno. L’altra estremità B è legata al punto C della parete tramite un filo sottile che forma un angolo ϑ con la direzione orizzontale. Un oggetto di peso P è appoggiato alla sbarra a distanza \(x\) dalla parete.
- Determinare la tensione del filo T in funzione di \(x\).
- Determinare le componenti, verticale e orizzontale, della reazione vincolare in A.
- Supponendo che il filo possa resistere alla massima tensione di 520 N, determinare il massimo valore di \(x\) ammesso per evitare la rottura del filo se P=315 N, L=2m e ϑ=30°.
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Problema n.3↵
Una miscela di 1.8 kg di acqua e 260 g di ghiaccio in equilibrio alla temperatura di 0°C viene portata, durante un processo reversibile, a uno stato di equilibrio finale dove il rapporto delle masse acqua‐ghiaccio è 1/1 alla temperatura di 0°C. Il calore latente di solidificazione dell’acqua è \(333 × 10^3 \; J/kg\).
- Calcolare la variazione di entropia del sistema durante questo processo.
- Il sistema viene quindi riportato al primo stato di equilibrio, ma in modo irreversibile (utilizzando per esempio una fiamma). Calcolare la variazione di entropia del sistema durante questo processo.
- La risposta b) è in accordo con la seconda legge della termodinamica?
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Problema n.4↵
Una mole di gas biatomico compie un ciclo reversibile formato da una espansione isoterma dallo stato A (\(T_A=500 \; K\), \(V_A= 2 × 10^{‐3} \; m^3\)) allo stato B, una compressione isobara BC, una compressione adiabatica dallo stato C (\(V_C = 4 × 10^{‐3} \; m^3\)) allo stato A.
- Rappresentare il ciclo in un diagramma pV;
- Calcolare il lavoro svolto dal gas durante ciascuna trasformazione del ciclo;
- Calcolare il rendimento del ciclo.
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