Trieste 10/2/97
Facoltà di Ingegneria - Università di Trieste
A.A. 1996-97 - Sessione staordinaria - Secondo appello
Prova scritta di Fisica I
Problema 1
Un blocco rigido a forma di parallelepipedo si muove su un piano orizzontale sotto l'azione di un opportuno dispositivo che gli conferisce un'accelerazione costante A diretta orizzontalmente. Sul blocco sono disposti due corpi puntiformi, di massa m1 ed m2 rispettivamente, collegati, attraverso un passante P privo di attrito, da un cavo elastico di massa trascurabile avente lunghezza a riposo L0 e costante elastica k. Il corpo di massa m1 può scorrere senza attrito sul blocco, mentre tra il blocco ed il corpo di massa m2 è presente una forza d'attrito con coefficiente d'attrito µs. Sapendo che i corpi in questione sono in quiete rispetto al blocco determinare:
a) il minimo valore del coefficiente µs perchè si mantenga l'equilibrio;
b) l'allungamento del cavo in queste condizioni.
Assumere nei calcoli:
m1 = m2 = 0.100 kg; A = (2/3)g ; g = 9.81 m/s2; k = 20.0 N/m.
Problema 2
Due corpi puntiformi di massa m sono fissati agli estremi di un'asta sottile rigida di massa trascurabile e di lunghezza d. Inizialmente l'asta è in moto su di un piano orizzontale privo di attrito ed entrambi i corpi hanno velocità di modulo V0 e diretta ortogonalmente rispetto all'asta. Sempre inizialmente, un punto materiale, pure di massa m, si muove senza attrito sul piano orizzontale con velocità di modulo uguale e diretta nel verso opposto. Supponendo che tra punto materiale ed asta avvenga un urto completamente anelastico, determinare:
a) la velocità angolare del sistema dopo l'urto in funzione del punto di impatto xP sull'asta;
b) il valore di xP che rende minimo il modulo della velocità angolare;
c) il lavoro fatto dalle forze interne tra asta e punto materiale durante l'urto quando xP = (3/2)d.
Assumere nei calcoli:
m = 0.100 kg; V0 = 10 m/s; d = 1.00 m.
Problema 3
Un sistema termicamente isolato è composto da una mole di gas perfetto monoatomico alla temperatura T1 e da una sorgente di calore alla temperatura T0. Mediante un opportuno dispositivo, il gas viene messo in contatto con la sorgente e portato alla temperatura T0. Il volume finale del gas è uguale a quello iniziale. Determinare:
a) la variazione di entropia della sorgente e del gas.
Supponendo invece che il gas venga portato alla temperatura T0 mediante una trasformazione adiabatica ed una isoterma reversibili, sempre in modo che il volume finale coincida con quello iniziale, determinare:
b) il lavoro ottenibile dal gas.
Assumere nei calcoli:
T1 = 300 K; T0 = 200 K; R = 8.314 J/K·mole