Esame del 6 settembre 2023
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA - DIPARTIMENTO DI FISICA E ASTRONOMIA
CORSO DI LAUREA IN FISICA
ESAME SCRITTO DI FISICA GENERALE II
06/09/2023
(prova completa)
Problema 1↵
Nello spazio è dato un sottile piano isolante, infinito ed uniformemente carico con densità superficiale \(\sigma=1 \mu \mathrm{C} / \mathrm{m}^{2}\). Al di sopra di esso, a distanza \(d=6 \mathrm{~cm}\), si trova una sottilissima bacchetta isolante, lunga \(\ell=10 \mathrm{~cm}\), uniformemente carica con carica totale \(Q=3.5 \mu \mathrm{C}\). Determinare quanto vale il lavoro compiuto dalle forze elettriche quando la bacchetta viene ruotata di \(90^{\circ}\) come schematizzato in figura.
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Problema 2↵
In un tubo di vetro di sezione \(S=1 \mathrm{~cm}^{2}\) si trova un gas ideale alla pressione di \(76 \mathrm{mmHg}\) e alla temperatura di \(20^{\circ} \mathrm{C}\). Una frazione pari al due per mille delle molecole del gas viene ionizzata grazie a un intenso flusso di raggi \(X\). Valutare la velocità di deriva \(v_{d}\) degli elettroni nel gas se nel tubo passa una corrente di \(10 \mathrm{~mA}\).
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Problema 3↵
Due bobine piatte 1 e 2, costituite rispettivamente da 10 e 5 spire, aventi raggio medio rispettivamente pari a \(r_{1}=50 \mathrm{~cm}\) ed \(r_{2}=2 \mathrm{~cm}\), sono disposte in modo che i loro centri coincidano e i loro piani formino un angolo uguale a \(60^{\circ}\). Calcolare il coefficiente di mutua induzione tra le due bobine. Se le due bobine sono percorse rispettivamente da correnti pari a \(i_{1}=8 \mathrm{~A}\) ed \(i_{2}=5 \mathrm{~A}\), calcolare il momento della coppia esercitata dalla bobina 2 sulla bobina 1. Facoltativo: si commentino possibili strade alternative adoperabili per il calcolo del coefficiente di mutua induzione.
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Problema 4↵
Nel sistema di riferimento \(S\), due eventi \(A\) e \(B\) avvengono in punti diversi \(x_{A}\) ed \(x_{B}\) dell'asse \(\vec{x}\), e non sono simultanei: in particolare \(B\) segue \(A\). È possibile trovare un sistema di riferimento \(S^{\prime}\) tale che in esso \(B\) preceda \(A\) ?
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