Prerequisiti sulle applicazioni della dinamica

Test da Olimpiadi della Fisica

Esercizi sulle applicazioni della dinamica

JQuiz realizzato con HotPotatoes

In un esperimento una sferetta leggera cade in aria a velocità costante V. Se la sferetta viene sottoposta anche a una forza di modulo F diretta verso l'alto, risale assumendo una velocità costante 2V.

Se poi il modulo della forza diventa F/2, la sferetta . . .
1. . . . cade con velocità V/4.
2. . . . cade con velocità V/2.
3. . . . sale con velocità V/2.
4. . . . sale con velocità 3V/2.
5. . . . rimane ferma.
Un sasso viene lanciato verso l'alto, raggiunge l'altezza massima e torna giù.

Quale, fra le affermazioni seguenti che riguardano l'accelerazione del sasso, risulta vera?
1. Varia continuamente, con un valore massimo all'inizio e zero alla sommità.
2. Cambia solo il segno quando il sasso è alla sommità.
3. Rimane sempre costante.
4. Nel punto più alto è diretta orizzontalmente in avanti.
5. Varia ed è zero all'inizio e massima alla sommità.
Per un corpo che si muove di moto armonico semplice, quali delle seguenti affermazioni sono vere in ogni istante?

1 - La velocità istantanea è direttamente proporzionale allo spostamento dalla posizione centrale.
2 - L'accelerazione del corpo è inversamente proporzionale allo spostamento dalla posizione centrale.
3 - La forza di richiamo è direttamente proporzionale allo spostamento dalla posizione centrale.
1. Solo la 1 e la 2
2. Solo la 1 e la 3
3. Solo la 1
4. Solo la 2
5. Solo la 3
Un satellite di massa m orbita attorno alla Terra. L'orbita è circolare ed ha raggio R.
Se al satellite è applicata solo la forza gravitazionale F_g, la sua velocità è data da:
La figura rappresenta l'orbita ellittica di una cometa nel suo moto intorno al Sole.

Il modulo dell'accelerazione centripeta è massimo nel punto
1. A
2. B
3. C
4. D
5. In tutti i punti l'accelerazione ha lo stesso modulo.
Un carrello di 2 kg si muove a velocità costante su una pista circolare di 3 m di raggio; la forza centripeta applicata al carrello è di 24 N.

Trovare la velocità del carrello, in m s^-1.
1. 4.0
2. 6.0
3. 12
4. 16
5. 36
Un pallone da calcio descrive la traiettoria rappresentata in figura.

Quale vettore rappresenta meglio la direzione della resistenza dell'aria sul pallone, nel punto P?
Un corpo di 2 kg viene fatto scivolare sul pavimento ed è accelerato da una forza orizzontale di 30 N; l'accelerazione risulta essere di 10 m s^-2.

Determinare il modulo della forza d'attrito che agisce sul corpo?
1. 0 N
2. 5 N
3. 10 N
4. 20 N
5. 30 N
La forza gravitazionale esercitata dalla Terra su un grosso libro che si trova sulla cima del Gran Sasso (altezza 2900 m s.l.m.) ha un'intensità di 20 N.

Quale sarebbe approssimativamente l'intensità della forza gravitazionale della Terra sullo stesso libro se questo fosse ad un'altezza doppia rispetto al livello del mare?

Nota: Si consideri la Terra come una sfera omogenea di raggio R_T = 6 370 km.
1. 2.5 N
2. 5.0 N
3. 10 N
4. 20 N
5. 40 N
Un paracadutista sta scendendo verticalmente alla velocità di regime con il paracadute ancora chiuso. Ad un certo istante apre il paracadute e, dopo un breve intervallo di tempo, raggiunge una nuova velocità di regime, molto più bassa. Si confrontino le intensità della forza di resistenza dell'aria sul paracadutista nelle due situazioni a regime, rispettivamente con il paracadute aperto e chiuso.

Quale delle seguenti affermazioni è corretta?
1. Il rapporto tra le due intensità è uguale al rapporto tra le due velocità.
2. Il rapporto tra le due intensità è uguale all'inverso del rapporto tra le due velocità.
3. L'intensità della forza a paracadute aperto dipende dalle dimensioni del paracadute.
4. La forza a paracadute chiuso è più intensa a causa della maggiore velocità.
5. Le due intensità sono uguali.
Due leggere buste di plastica da supermercato, di massa trascurabile, distano 2 m. Ciascuna busta contiene 15 arance uguali.

Assumendo che le buste con le arance abbiano una forma approssimativamente sferica, se 10 arance vengono spostate da una busta all'altra, la forza di attrazione gravitazionale tra le due buste dovrebbe. . .
1. . . . aumentare fino a raggiungere i 3/2 del valore originale.
2. . . . diminuire fino a raggiungere i 2/5 del valore originale.
3. . . . aumentare fino a raggiungere i 5/3 del valore originale.
4. . . . diminuire fino a raggiungere i 5/9 del valore originale.
5. . . . rimanere la stessa.
Un libro che pesa 20 N scivola a velocità costante lungo una rampa inclinata di un angolo di 30° con il piano orizzontale, come mostrato in figura.

Quanto vale la forza d'attrito tra il libro e il piano della rampa?
1. 17 N lungo la rampa, verso l'alto.
2. 10 N lungo la rampa, verso l'alto.
3. 10 N lungo la rampa, verso il basso.
4. 17 N lungo la rampa, verso il basso.
5. Non è possibile dirlo se non si conosce il coefficiente d'attrito dinamico.
In figura è rappresentato un sistema di due blocchi A e B le cui masse sono rispettivamente di 16 e 4 kg; l'attrito tra il blocco A e la superficie di appoggio è trascurabile, mentre le superfici dei due blocchi a contatto tra loro presentano un coefficiente d'attrito pari a 0.50. Il blocco A viene spinto, in direzione AB, da una forza orizzontale F in modo tale che il blocco B non cada per effetto del suo peso.

Il valore minimo della forza F, perché ciò sia possibile, è
(NOTA: si approssimi il valore di g con 10 m s^-2.)
1. 50 N
2. 100 N
3. 200 N
4. 400 N
5. 1600 N
Sul pianeta X, privo di atmosfera, un corpo ha massa m = 15 kg e peso W = 60 N. Si lascia andare il corpo in caduta libera in una zona prossima alla superficie del pianeta.
Si vuol sapere qual è l'accelerazione dell'oggetto dopo essere caduto per 6.0 s.
1. 0.25 m s^-2
2. 4.0 m s^-2
3. 10 m s^-2
4. 15 m s^-2
5. 24 m s^-2
La velocità di un aeroplano viene raddoppiata, ma il raggio di curvatura della sua traiettoria rimane lo stesso.

L'intensità della forza centripeta agente sull'aeroplano risulterà . . .
1. . . . dimezzata.
2. . . . raddoppiata.
3. . . . la quarta parte.
4. . . . quadruplicata.
5. . . . uguale.
Un oggetto di massa 10 kg si trova sopra un piano inclinato. Il modulo della componente della forza peso lungo la direzione del piano inclinato vale 50 N. Un forza di 300 N, parallela al piano inclinato, è applicata all'oggetto, come mostrato in figura. L'oggetto accelera verso l'alto lungo il piano inclinato a 10 m s^-2.

Quanto vale l'intensità della forza di attrito che si oppone al moto dell'oggetto?
1. 50 N
2. 100 N
3. 150 N
4. 200 N
5. 250 N
In un episodio di Star Trek un oggetto di peso P (sulla Terra) viene teletrasportato dal capitano Kirk su di un pianeta X il cui raggio e la cui massa sono esattamente metà di quelli terrestri.

Se il capitano pesasse di nuovo l'oggetto troverebbe un valore P_X pari a . . .
1. 4 P
2. 2 P
3. P
4. P / 2
5. P / 4
Una pallina di peso P viene lasciata cadere dalla cima di una torre. Dopo un tempo sufficientemente lungo, si osserva che si muove con velocità costante.
Possiamo dedurre che, durante la caduta, l'intensità della forza di attrito viscoso che l'aria esercita sulla pallina. . .
1. . . . diminuisce gradualmente dal valore P a zero.
2. . . . diminuisce gradualmente fino al valore P, dopodiché si può ritenere costante.
3. . . . aumenta in modo costante per tutta la caduta.
4. . . . aumenta gradualmente fino al valore P, dopodiché si può ritenere costante.
5. . . . è trascurabile.
Un blocco di 2 kg, partendo da fermo, scivola per 20 m lungo un piano inclinato privo di attrito, da X a Y, scendendo in verticale per 10 m, come mostrato in figura.

Approssimativamente, qual è l'intensità della forza risultante che agisce sul blocco mentre scivola?
1. 0.1 N
2. 0.4 N
3. 2.5 N
4. 5.0 N
5. 10 N
Un satellite artificiale, di massa molto piccola e trascurabile rispetto a quella del pianeta intorno al quale sta ruotando, viene osservato da un astronomo. Vengono misurati la minima e la massima distanza del satellite dal pianeta e la massima velocità orbitale del satellite.

Quale delle seguenti quantità non può essere ottenuta a partire dai dati misurati?
1. La massa del satellite.
2. La massa del pianeta.
3. La velocità orbitale minima del satellite.
4. Il semiasse maggiore dell'orbita del satellite.
5. Il periodo dell'orbita del satellite.
Un palloncino, dopo essere stato gonfiato a fiato, viene lasciato cadere dal soffitto di una palestra della scuola fino al pavimento, 10 metri sottostante.

Quale dei grafici seguenti rappresenta meglio la sua velocità in funzione del tempo?
Un'automobile di 900 kg percorre lentamente una curva a raggio costante di 25 m, essendo la strada scivolosa. Il modulo della sua velocità è pari a 5 m s^-1 mentre il coefficiente d'attrito tra le ruote e la strada è 0.51.

Quanto vale la forza d'attrito tra le ruote e la strada, se l'automobile riesce a completare la curva?
1. 1.13 x 10⁵ N
2. 9.80 x 10⁴ N
3. 4.4 x 10⁴ N
4. 4.5 x 10³ N
5. 0.9 x 10³ N
Un pallone aerostatico, riempito di elio ed avente una massa complessiva di 1.5 kg, sta salendo velocemente, a velocità verticale costante, fino ad un'altezza di 100 m dal suolo.

Quale, tra i valori indicati, può esprimere la spinta idrostatica sul pallone alla quota di 50 m?
1. 0 N
2. 1.47 N
3. 2.2 N
4. 14.7 N
5. 22 N
Un oggetto do 0.40 kg è attaccato ad una corda lunga 0.80 m. La massa e la corda vengono fatte roteare in un piano verticale attorno all'altra estremità della corda.

Qual è la tensione della corda quando l'oggetto si trova nel punto più alto, se in quel punto il modulo della velocità è 3.0 m s^-1?
1. 0 N
2. 0.29 N
3. 0.58 N
4. 4.5 N
5. 5.8 N
Una piccola moneta è appoggiata su un disco orizzontale che ruota a 33.3 giri al minuto. Il coefficiente di attrito statico tra la moneta e la superficie del disco è 0.30.

Qual è la massima distanza dall'asse di rotazione a cui la moneta può restare appoggiata sul disco senza scivolare?
1. 0.024 m
2. 0.048 m
3. 0.12 m
4. 0.24 m
5. 0.48 m
Una studentessa si trova su una bilancia a molla all'interno dell'ascensore. La bilancia indica un valore maggiore della massa reale della ragazza.

Questo potrebbe essere dovuto al fatto che l'ascensore si sta muovendo...
1. ...verso l'alto a velocità crescente.
2. ... verso l'alto a velocità costante.
3. ...verso l'alto a velocità decrescente.
4. ...verso il basso a velocità crescente.
5. ...verso il basso a velocità costante.
Un'automobile si sta muovendo alla velocità di modulo costante v = 45 m s^-1 su di una pista circolare da corsa, orizzontale, non rialzata, di raggio R = 265 m. Si trascuri ogni possibile spinta verticale dell'aria sull'automobile.

Quanto vale il minimo coefficiente d'attrito statico μ tra i pneumatici e l'asfalto necessario affinché l'automobile riesca a percorrere la pista circolare?
1. 0.53
2. 0.61
3. 0.78
4. 0.89
5. 0.93

Lavoro di una forza costante

Esercizi