Prerequisiti sulle applicazioni della dinamica

Test da Olimpiadi della Fisica

Esercizi vari

JQuiz realizzato con HotPotatoes

Un satellite percorre un'orbita circolare di raggio R in un periodo di 4 ore. Un secondo satellite, con orbita di raggio 4R intorno allo stesso pianeta, ha un periodo di . . .
1. 4 ore
2. 8 ore
3. 16 ore
4. 32 ore
5. 64 ore
Un satellite di massa m è in orbita circolare di raggio R, attorno ad un pianeta di massa M (con M >> m).

Il tempo necessario per compiere una rivoluzione è. . .
1. . . . indipendente da M
2. . . . proporzionale a √m
3. . . . lineare in R
4. . . . proporzionale a R^3/2
5. . . . proporzionale a R²
Quale delle seguenti grandezze fisiche non necessariamente ha lo stesso valore per tutti i satelliti che sono in orbita geostazionaria intorno alla Terra?
1. La velocità angolare.
2. L'accelerazione centripeta.
3. L'energia cinetica.
4. Il periodo orbitale.
5. La distanza dal centro della Terra.
Un asteroide in orbita ellittica, si muove dal punto più vicino al Sole (punto P: perielio) percorrendo, in un certo intervallo di tempo, un quarto della sua orbita fino al punto Q.

Quali cambiamenti avvengono alla sua energia potenziale gravitazionale U e al modulo del suo momento angolare L (calcolato rispetto al Sole) tra i punti P e Q?
1. U aumenta ed L aumenta.
2. U diminuisce ed L rimane invariato.
3. U rimane invariata ed L diminuisce.
4. U aumenta ed L rimane invariato.
5. U diminuisce ed L aumenta.
Un satellite con la massa di 1 000 kg è in orbita circolare di raggio R. All'altezza dell'orbita il potenziale gravitazionale della Terra è pari a -60 MJ kg^-1.
Il satellite viene poi spostato su un'altra orbita il cui raggio è 2R.

Quale fra i valori indicati di seguito rappresenta il guadagno di energia potenziale del satellite, espresso in joule, quando avviene questo cambiamento di orbita?
1. 3.0 x 10⁷
2. 6.0 x 10⁷
3. -1.2 x 10⁸
4. 3.0 x 10¹⁰
5. 6.0 x 10¹⁰
Sulla Terra, un corpo sospeso ad una molla produce un allungamento L ed oscilla con frequenza f. Se il corpo viene trasportato sulla Luna e sospeso alla stessa molla, le due quantità diventano L' = L / n ed f'.

Il rapporto f / f' è . . .
1. n
2. n^1/2
3. 1
4. 1 / n^1/2
5. 1 / n
Due blocchi di identica massa M sono attaccati ciascuno a due molle identiche con costante elastica k, come mostrato nelle figure sottostanti. L'attrito tra i blocchi e la superficie d'appoggio è trascurabile.

Il rapporto tra il periodo di oscillazione del blocco attaccato alle molle collegate in parallelo (a sinistra) e il periodo del blocco attaccato alle molle collegate in serie (a destra) sarà:
1. 1/2
2. 1/√2
3. 1
4. √2
5. 2
Dell'acqua, che scorre adagio in un largo condotto, attraversa una stretta apertura ed entra in un altro condotto largo dove continua a scorrere.

Quale dei grafici qui sotto rappresenta meglio la massa d'acqua che attraversa in un secondo le diverse sezioni del condotto lungo il suo percorso?
Un fluido scorre in un tubo a sezione uniforme. Si può aumentare la portata del condotto ...
1 - ... aumentando la differenza di pressione tra le estremità del tubo.
2 - ... aumentando la sezione del tubo.
3 - ... aumentando la lunghezza del tubo.

Quali delle precedenti affermazioni sono corrette?
1. Tutte e tre
2. Solo la 1 e la 2
3. Solo la 2 e la 3
4. Solo la 1
5. Solo la 3
Un fluido omogeneo e non comprimibile scorre in regime stazionario entro una tubazione disposta orizzontalmente che, come in figura, presenta un restringimento.

Quali, tra le seguenti relazioni di velocità e pressione, nei due punti indicati in figura, sono entrambe corrette?
1. v₁ < v₂ e p₁ = p₂
2. v₁ < v₂ e p₁ > p₂
3. v₁ = v₂ e p₁ < p₂
4. v₁ > v₂ e p₁ = p₂
5. v₁ > v₂ e p₁ > p₂
Un getto d'acqua di densità ρ, area della sezione trasversale A e velocità v colpisce una parete verticale perpendicolare alla direzione del getto, come mostrato in figura. L'acqua poi fluisce parallelamente alla parete, in modo simmetrico rispetto alla direzione del getto.

La forza esercitata dal getto sulla parete è
1. ρAv²
2. ρAv / 2
3. ρghA
4. Av² / ρ
5. Av² / (2ρ)
Una superficie piana indefinita, uniformemente carica con densità superficiale σ è intersecata da una superficie sferica di raggio R centrata in un punto a distanza x dal piano, come mostrato in figura.

Il flusso del campo elettrico attraverso la superficie sferica è:
1. πR²σ /ε₀
2. 2πR²σ /ε₀
3. π(R-x)σ /ε₀
4. π(R²-x²)σ /ε₀
5. 2π(R²-x²)σ /ε₀
Una carica puntiforme q si trova all'interno di un conduttore sferico di raggio interno a e raggio esterno b. La carica totale del conduttore è Q = -4 q.
Qual è la carica q_a sulla superficie interna del conduttore e quella q_b sulla superficie esterna?
1. q_a = - q q_b = - 3q
2. q_a = - 3q q_b = - q
3. q_a = - 0 q_b = - 4q
4. q_a = q q_b = - 4q
5. q_a = - q q_b = - 4q
Una superficie rettangolare che misura 8 x 4 cm², alla temperatura di 127°C si comporta come un corpo nero ed emette una potenza P.

Se la lunghezza e la larghezza della superficie vengono dimezzate e la temperatura viene portata a 327°C, allora la potenza emessa risulta . . .
1. 0.38 P
2. 0.56 P
3. 1.27 P
4. 5.06 P
5. 11.0 P
Quale o quali delle seguenti affermazioni, riguardo all'effetto fotoelettrico, sono corrette?

1 - Quando avviene l'emissione, il numero di elettroni emessi al secondo è proporzionale all'intensità della radiazione usata.
2 - Gli elettroni vengono emessi solo se la radiazione elettromagnetica incidente ha una lunghezza d'onda maggiore di un certo valore, detto di soglia.
3 - Gli elettroni vengono emessi solo se la radiazione elettromagnetica incidente ha un'intensità maggiore di un certo valore, detto di soglia.
1. Tutte e tre.
2. Solo la 1 e la 2.
3. Solo la 2 e la 3.
4. Solo la 1.
5. Solo la 3.
La velocità degli elettroni emessi da un materiale per effetto fotoelettrico può essere aumentata. . .
1. . . . aumentando la frequenza della luce.
2. . . . diminuendo la frequenza della luce.
3. . . . aumentando l'intensità di illuminazione.
4. . . . diminuendo l'intensità di illuminazione.
5. . . . soltanto cambiando il materiale.
Cinque gruppi di studenti effettuano un esperimento in cui un fascio di luce monocromatica incide su una superficie metallica dalla quale vengono emessi elettroni.
Partendo tutti dalla stessa situazione, ogni gruppo prova a cambiare l'intensità del fascio (I) e la lunghezza d'onda della luce (λ), osservando che in tutti i casi si continua ad osservare l'emissione di elettroni.
Quale gruppo registra un aumento del numero di elettroni emesso per unità di tempo e contemporaneamente una diminuzione della loro energia cinetica media?
1. Variazione di λ: diminuzione del 20%, Variazione di I: aumento del 20%
2. Variazione di λ: diminuzione del 10%, Variazione di I: invariata
3. Variazione di λ: invariata, Variazione di I: diminuzione del 10%
4. Variazione di λ: aumento del 20%, Variazione di I: diminuzione del 10%
5. Variazione di λ: aumento del 10%, Variazione di I: diminuzione del 20%
Facendo incidere una radiazione luminosa di frequenza f su una piastrina metallica vengono emessi elettroni con velocità massima v ed energia cinetica E_c.
Raddoppiando l'intensità della radiazione sulla stessa piastrina, allora accade che. . .

1 - . . . vengono emessi il doppio di elettroni per unità di tempo
2 - . . . la velocità massima degli elettroni diventa 2v
3 - . . . l'energia cinetica dell'elettrone più veloce diventa 2E_c

Quali di queste affermazioni sono corrette?
1. Solo la 1.
2. Solo la 2.
3. Solo la 3.
4. La 1 e la 2.
5. La 1 e la 3.
Fotoni con un'energia di 7.9 eV incidono su una lastra di zinco, provocando l'emissione di elettroni la cui energia cinetica ha un valore massimo di 4.0 eV.

Il lavoro di estrazione dello zinco . . .
1. . . . è 11.9 eV
2. . . . è 7.9 eV
3. . . . è 4.0 eV
4. . . . è 3.9 eV
5. . . . non può essere determinato con i dati a disposizione.
I disegni sottostanti intendono rappresentare le traiettorie di due particelle, aventi stessa massa, identica carica elettrica positiva e stessa energia cinetica iniziale, che vengono inviate in tempi successivi contro un nucleo atomico di massa molto maggiore rispetto a quella delle particelle.

Quale dei disegni descrive correttamente il fenomeno?
La massa di un protone è 1.0073 e, la massa di un neutrone è 1.0087 u, la massa di un nucleo di ⁶₃Li è 6.0135 u dove 1 u = 1.66 x 10^-27 kg.

Qual è l'energia di legame del nucleo di ⁶₃Li?
1. 4.52 pJ
2. 5.15 pJ
3. 9.18 pJ
4. 457 pJ
5. 597 pJ
In un laboratorio medico viene portato un isotopo radioattivo di 16 g. Dopo 6 ore, si osserva che 12 g del campione hanno subito un decadimento.

Qual è il tempo di dimezzamento (detto anche emivita) di quell'isotopo?
1. 12 ore
2. 6 ore
3. 4 ore
4. 3 ore
5. 2 ore
Due campioni di nuclidi radioattivi, X e Y, hanno la stessa attività A₀ al tempo t = 0. X ha un tempo di dimezzamento di 24 anni; Y un tempo di dimezzamento di 16 anni. I campioni vengono mischiati fra loro.

Quale sarà l'attività di questa miscela quanto t = 48 anni?
1. (1/12) A₀
2. (1/6) A₀
3. (3/16) A₀
4. (1/4) A₀
5. (3/8) A₀
Il tempo di dimezzamento dell'isotopo radioattivo ⁸⁷₃₉Y è di 80 ore.

Se l'attività iniziale di un campione di tale isotopo risulta di 12 Bq, dopo 240 ore sarà ...
1. ... 0.08 Bq
2. ... 0.60 Bq
3. ... 1.50 Bq
4. ... 3.00 Bq
5. ... 4.00 Bq
Un recipiente contiene 96 grammi di una sostanza radioattiva. Dopo 12 minuti nel recipiente rimangono, ancora non decaduti, 6 grammi di sostanza.

Qual è il tempo di dimezzamento della sostanza?
1. 2 minuti
2. 3 minuti
3. 4 minuti
4. 6 minuti
5. 8 minuti
Il tempo di dimezzamento di un nuclide radioattivo è 6 ore. La massa iniziale di un suo campione è di 24 g.

Quanto ne rimane approssimativamente dopo un giorno (24 ore)?
1. 1.0 g
2. 1.5 g
3. 2.4 g
4. 4.0 g
5. 6.0g
Un campione di materiale radioattivo ha un tempo di dimezzamento di 3 giorni. Dopo 9 giorni, 2 kg di questo campione non sono ancora decaduti.

Qual è la massa iniziale del campione radioattivo?
1. 27 kg
2. 18 kg
3. 16 kg
4. 8 kg
5. 6 kg
Un campione di 24 g di un certo radionuclide decade e dopo 36 minuti rimangono solo 3 g dello stesso radionuclide.

Dopo i primi 12 minuti quanto era rimasto del radionuclide originario?
1. 6 g
2. 8 g
3. 12 g
4. 17 g
5. 21 g
Un atomo radioattivo subisce diversi decadimenti per trasformarsi alla fine in un suo isotopo.

Quale dei seguenti gruppi di particelle emesse nel processo di decadimento è compatibile con le condizioni descritte?
1. Una particella α ed una particella β.
2. Una particella α e due particelle β.
3. Una particella β ed un neutrone.
4. Una particella β e due neutroni.
5. Due particelle β ed un neutrone.
Nella reazione nucleare la particella X è
1. un protone
2. un neutrone
3. un elettrone
4. un positrone
5. un fotone
Nella reazione nucleare il simbolo X rappresenta. . .
1. . . . un protone.
2. . . . un positrone.
3. . . . un neutrone.
4. . . . un elettrone.
5. . . . un raggio γ.
L'elettrone di un atomo d'idrogeno che si trova allo stato eccitato con numero quantico principale n=2 decade al livello fondamentale (n=1) ed emette un fotone.

Sapendo che l'energia di ionizzazione di un atomo d'idrogeno è 13.6 eV, quanto vale, approssimativamente, l'energia del fotone emesso?
1. 5.4 x 10^-19 J
2. 1.6 x 10^-18 J
3. 5.4 x 10^-18 J
4. 2.2 x 10^-18 J
5. 7.4 x 10^-18 J
Si consideri una situazione in cui un fascio di luce, incidendo sulla superficie di un metallo, provoca l'emissione di elettroni (questo avviene se nella radiazione sono presenti componenti con frequenza superiore ad un certo valore di soglia, tipico del metallo). Si varia la durata dell'illuminazione, ma non l'intensità del fascio di luce.

Quale grafico rappresenta meglio la dipendenza funzionale tra il numero di elettroni emessi e la durata dell'illuminazione?
La tabella contiene i valori di massa e periodo orbitale di 5 satelliti artificiali, che si muovono su orbite circolari attorno alla Terra.

Quale di questi è più vicino alla Terra?
1. A
2. B
3. C
4. D
5. E
Un contatore Geiger indica un tasso di conteggi pari a 1000 al secondo quando è messo ad una certa distanza da una sorgente radioattiva.
Si supponga di inserire una lastra metallica tra la sorgente ed il rivelatore. Se lo spessore della lastra è pari a 20 mm il tasso di conteggi viene dimezzato.

Quale dovrebbe essere lo spessore della lastra affinché il tasso di conteggi sia di 125 s^-1?
1. 25 mm
2. 40 mm
3. 60 mm
4. 80 mm
5. 160 mm

Idrogeno, la rivoluzione per una nuova era?