Test da Olimpiadi della Fisica

Un corpo viene abbandonato e cade liberamente sotto l'azione della forza di gravità.

Trascurando ogni effetto dovuto alla resistenza dell'aria, quale dei seguenti grafici rappresenta meglio la variazione dell'energia potenziale con il tempo?

Una palla, lasciata cadere da ferma ad una certa altezza dal pavimento, rimbalza diverse volte.
Il grafico mostra come varia nel tempo una grandezza (indicata con il simbolo y) relativa al moto della palla.



Cosa rappresenta la grandezza y?

Una pallina da golf viene fatta cadere da ferma sopra un pavimento rigido. Essa rimbalza fino ad un'altezza più bassa rispetto al punto di caduta poiché perde energia durante l'urto con il pavimento. La pallina viene afferrata nel punto più alto del suo primo rimbalzo.
I grafici seguenti rappresentano come varia, durante la caduta ed il rimbalzo, una certa grandezza fisica, y, in funzione del tempo.
Si può assumere che gli effetti della resistenza dell'aria siano trascurabili.

Quale di questi grafici rappresenta meglio come varia nel tempo l'energia cinetica della pallina durante la caduta e il rimbalzo?

Un satellite si muove intorno alla Terra descrivendo un'orbita ellittica al di fuori dell'atmosfera.

Nel punto in cui si trova più vicino alla Terra, ...

Quando una sferetta di massa m cade sotto l'azione della gravità in un liquido viscoso, raggiunge una velocità limite v. Il moto viene riferito ad un asse positivo verso l'alto.

Successivamente la variazione di energia potenziale della sferetta per unità di tempo è ...

Un indiano , per scoccare una freccia, tende il suo arco con una forza media di 20 N, spostando indietro la corda di un tratto di 60 cm.



Quando la freccia lascia l'arco la sua energia cinetica è, al massimo,

Il disegno mostra un carrello di massa M, posto su una rotaia senza attrito, che viene lasciato da fermo dalla cima di una sommità di altezza h₁.



Quanto vale l'energia cinetica del carrello quando raggiunge la cima della successiva sommità che ha un'altezza h₂?

Una palla elastica, fatta cadere da ferma verticalmente, rimbalza sul pavimento verso l'alto, ancora verticalmente.

Quale dei grafici seguenti rappresenta meglio la variazione nel tempo della velocità della palla, assumendo che un valore positivo esprima una velocità diretta verso l'alto?

Una massa di 40 kg può essere fatta oscillare avanti e indietro lungo un binario orizzontale e liscio attaccandola ad una molla di costante elastica k = 500 N m^-1.

Qual è l'energia totale di questo sistema oscillante se la massa viene messa in oscillazione allontanandola di 20 cm dalla posizione di equilibrio lungo il binario?

In un laboratorio didattico un carrello di massa m si muove su una rotaia orizzontale con velocità v e urta contro una molla, di costante elastica k, fissata all'estremità della rotaia. Si trascuri l'attrito.

Qual è la massima compressione della molla?

Un pianeta si muove intorno al Sole S lungo un'orbita ellittica, come mostrato in figura.



Quando il pianeta si sposta dal punto P al punto P', come cambiano la sua energia cinetica e la sua energia potenziale?

Un carrello si sta muovendo lungo il percorso di una montagna russa mostrato in figura. Nel punto A la sua velocità vale 10 m s^-1.



Se l'attrito può essere trascurato, quale sarà la velocità del carrello nel punto B?

Nel grafico sono rappresentate l'energia cinetica, l'energia potenziale e l'energia meccanica totale di un oggetto in moto.



Quale delle seguenti affermazioni meglio descrive il moto dell'oggetto?

Una palla da tennis, lanciata in alto verticalmente con velocità v, raggiunge l'altezza h.
A che altezza si trova la palla nell'istante in cui la velocità vale v/2?

Si assuma che la resistenza dell'aria sia trascurabile.

Per mantenere una massa premuta contro una molla occorre applicare una forza di 250 N. La molla è stata compressa di 0.60 m e poi viene lasciata andare.

Supponendo che tutta l'energia impiegata per comprimere la molla venga trasferita alla massa al momento del lancio, quanta sarà l'energia cinetica acquistata dalla massa?

In una prova di abilità un ragazzo deve lanciare un sacchetto di sabbia facendolo arrivare in cima ad un palo verticale alto 4 m.
Il ragazzo ci riesce, imprimendo al sacchetto una velocità iniziale di 7.5 m s^-1, quando questo sta a 1.5 m di altezza sul suolo.

Nell'ipotesi che la resistenza dell'aria sia trascurabile, con che velocità il sacchetto va a cadere sulla sommità del palo?

Un razzo sale verticalmente verso l'alto con accelerazione 50 m s^-2 per 2 s prima che il suo motore si spenga. Il razzo continua poi a muoversi sotto la sola azione del suo peso.

Qual è la massima altezza raggiunta dal razzo? Si può trascurare la resistenza dell'aria.

Una sciatrice di 50 kg si lascia andare, dal fianco di una collinetta (punto A in figura), ad un'altezza h₁ = 20.4 m, superando un secondo rilievo alto h₂ = 8 m ed arrivando in piano nel punto C. In tutto questo percorso l'attrito si può considerare trascurabile.



Qual è la velocità della sciatrice nel punto più alto (B) del secondo rilievo?

Con riferimento al quesito precedente, arrivata al punto C, la sciatrice frena e si ferma dopo 48 m, nel punto D.

Quanto vale il valor medio della forza frenante nel tratto CD?