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In questa pagina si riportano 10 esercizi svolti su alcune delle tipologie più diffuse di quiz di Fisica presenti nei test di ammissione a Medicina, Odontoiatria, Professioni Sanitarie - Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma.


Quiz n. 1

Traccia: Un corpo, inizialmente fermo, parte con un'accelerazione di 0,2 m/(s^2). Qual è la velocità raggiunta dopo 12 s? [risposte: a) 24 m/s; b) 60 m/s; c) 2,4 m/s; d) 4,8 m/s; e) 6 m/s]

Risoluzione: il corpo si muove di moto rettilineo uniformemente accelerato; vale quindi la seguente legge della velocità:

v = v0 + at


dove "v" e "v0" sono rispettivamente la velocità finale ed iniziale del corpo, "a" l'accelerazione (costante) e "t" è l'intervallo di tempo trascorso dall'istante iniziale.
Applicando tale formula al caso in esame, si ha:

v = (0 m/s) + [0,2 m/(s^2)] • (12 s)

v = 2,4 m/s


La risposta corretta è, quindi, la c).


Quiz n. 2

Traccia: Un sottomarino naviga ad una profondità di 300 metri nel mare del Nord, la cui densità è pari a 1.030 kg/(m^3). Quanto vale la pressione (relativa) dell’acqua sul mantello del sottomarino? [risposte: a) circa 300 kPa; b) circa 30 MPa; c) circa 2 MPa; d) nessuna delle altre alternative è corretta; e) circa 20 MPa]

Risoluzione: la pressione relativa dell’acqua sul mantello del sottomarino è data dalla legge di Stevino:

p = d•g•h


dove "d" è la densità, "g" è l'accelerazione di gravità e "h" è la profondità/altezza.
Applicando tale formula al caso in esame, si ha:

p = [1.030 kg/(m^3)] • [9,81 m/(s^2)] • (300 m)

p = circa 3 MPa


La risposta corretta è, quindi, la d).


Quiz n. 3

Traccia: Due resistenze R1 = 25 ohm e R2 =100 ohm sono collegate fra loro in parallelo e quindi sono collegate in serie con una terza resistenza, R3 = 35 ohm. La resistenza equivalente totale è:  [risposte: a) 160 ohm; b) 7,85 ohm; c) 55 ohm; d) 0,05 ohm; e) 12,82 ohm]

Risoluzione: il reciproco della resistenza equivalente di due resistori collegati in parallelo è uguale alla somma dei reciproci delle resistenze dei singoli resistori:

1/Req = (1/R1) + (1/R2)


Applicando tale formula al collegamento in parallelo delle resistenze R1 e R2, si ha:

1/Req = (1/25) + (1/100)

1/Req = 5/100

Req = 100/5 = 20 ohm


La resistenza equivalente di due resistori collegati in serie è uguale, invece, alla somma delle resistenze dei singoli resistori:

Req = R1 + R2


Applicando tale formula al collegamento in serie tra Req (resistenza equivalente delle prime due resistenze) ed R3, si ha:

Rtot = Req + R3

Rtot = 20 + 35 = 55 ohm


La risposta corretta è, quindi, la c).


Quiz n. 4

Traccia: Su un piano privo di attrito un carrello di massa 6 kg si muove con una velocità di 3 m/s ed urta un'altro carrello, di massa 3 kg, inizialmente fermo. Qual è la velocità dei due carrelli attaccati dopo l'urto?  [risposte: a) 2 m/s; b) 3,5 m/s; c) 4 m/s; d) 6,5 m/s; e) 5 m/s]

Risoluzione: gli urti in cui due oggetti che collidono rimangono uniti dopo l'urto, si dicono totalmente anelastici.
Negli urti totalmente anelastici si conserva la quantità di moto
del sistema.
Ciò significa che, uguagliando la quantità di moto iniziale del sistema (quando i due corpi sono separati) con la quantità di moto finale (quando i due carrelli sono attaccati), si può ricavare la velocità finale "V" dei due carrelli uniti dopo l'urto:

m1•v1 + m2•v2 = (m1 + m2)•V

V = (m1•v1 + m2•v2) / (m1 + m2)

V = (6•3 + 3•0) / (6 + 3)

V = 18/9 = 2 m/s


La risposta corretta è, quindi, la a).


Quiz n. 5

Traccia: Un'automobile di massa 1.300 kg si muove inizialmente ad una velocità di 72 km/h. Imbattendosi lungo la strada in un incidente, deve improvvisamente frenare facendo compiere alla vettura un lavoro frenante di -60.000 J. Quanto varrà l'energia cinetica finale dell'automobile? [risposte: a) -320.150 J; b) +93.660 J; c) +200.000 J; d) -180.000 J; e) +240.080 J]

Risoluzione: per ottenere la velocità "v" espressa in m/s basta dividere il valore 72 km/h per il coefficiente 3,6:

v = 72/3,6 = 20 m/s


Bisogna quindi applicare il teorema delle forze vive (o teorema dell'energia cinetica), secondo il quale il lavoro compiuto da una forza su un corpo (nel caso in esame dall'impianto frenante sull'automobile) è uguale alla variazione di energia cinetica  del corpo stesso (nel caso specifico è pari alla differenza tra energia cinetica finale "Kf" ed iniziale "Ki" della vettura):

L = Kf - Ki

Kf = L + Ki

Kf = L + (1/2)•m•(vi)^2

Kf = (-60.000 J) + (1/2)•(1.300 kg)•[(20 m/s)^2]

Kf = (-60.000 J) + (260.000 J)

Kf = +200.000 J


La risposta corretta è, quindi, la c).
 

Quiz n. 6

Traccia: Un lastrone di ferro [densità: 7.800 kg/(m^3)] di volume pari a 3 m^3 è totalmente immerso in acqua ad una profondità di 15 metri. Quanto vale la spinta di Archimede? [risposte: a) 27.650 N; b) 29.400 N; c) 43.560 N; d) 229.320 N; e) 35.800 N]

Risoluzione: la formula che consente di calcolare la spinta di Archimede è la seguente:

S = df  g • V


dove "df" è la densità del fluido in cui è immerso il corpo, "g" è l'accelerazione di gravità e "V" è il volume immerso del corpo.
Applicando tale formula al caso in esame si ha:

S = [1.000 kg/(m^3)]•[9,8 m/(s^2)]•(3 m^3) = 29.400 N


La risposta corretta è, quindi, la b).
(N.B.: ai fini del calcolo non sono risultati necessari la densità del ferro e il valore numerico della profondità).


Quiz n. 7

Traccia: Un gas perfetto è contenuto in un recipiente cilindrico di volume pari a 1,5 m^3, alla pressione di 3 atm e alla temperatura di -60 °C. Calcolare la pressione finale del gas ipotizzando che temperatura e volume aumentino rispettivamente di 25 °C e di 0,5 m^3. [risposte: a) circa 2,3 atm; b) circa 1,3 atm; c) 3,4 atm; d) circa 1,5 atm; e) 1,8 atm]

Risoluzione: l'equazione di stato dei gas perfetti può essere applicata sia nello stato iniziale (p1V1 = nRT1) che nello stato finale (p2V2 = nRT2).
Da entrambe le relazioni si può ricavare la quantità nR:

nR = (p1V1) /T1

nR = (p
2V2) /T2


Uguagliando i secondi membri delle due equazioni si ottiene la pressione finale del gas:

(p1V1) /T1 = (p2V2) /T2

p2 = (p1V1T2) /(V2T1)

p2 = [3•1,5•(-35)]/[(2•(-60)] = circa 1,3 atm


La risposta corretta è, quindi, la b).


Quiz n. 8

Traccia: In un campo di minigolf una pallina di diametro 40 mm si muove in un circuito circolare ad una velocità costante di 3,14 m/s. Quanto tempo impiega la pallina da golf a compiere 2 giri completi del circuito? [risposte: a) 0,08 s; b) 0,20 s; c) 0,16 s; d) 0,18 s; e) 0,04 s]

Risoluzione: la pallina da golf compie un moto circolare uniforme.
L'intervallo di tempo impiegato per fare un giro completo del circuito viene detto periodo
e si calcola tramite la seguente formula:

T = (2π)/ω


in cui "ω" indica la velocità angolare della pallina.
La velocità angolare "ω" si determina dal rapporto tra velocita tangenziale "v" e raggio "r" della traiettoria del moto circolare:

ω = v/r

ω = (3,14  m/s) / (0,04 m)


Sostituendo il valore di "ω" nella formula del periodo si ottiene:

T = (2π) / [(3,14  m/s) / (0,04 m)]

T = 2•0,04 = 0,08 s


Per compiere 2 giri completi del circuito la pallina impiegherà un tempo pari al doppio del periodo:

2T = 2•0,08 = 0,16 s


La risposta corretta è, quindi, la c).


Quiz n. 9

Traccia: Su un carrello viene applicata una forza costante di intensità 15 N, inclinata di 60° rispetto all'orizzontale. Tale carrello, sotto l'azione della forza, si muove con accelerazione di 3 m/(s^2) su un piano privo di attrito. Quanto pesa il carrello?  [risposte: a) 3 kg; b) 5 kg; c) 1,5 kg; d) 2,5 kg; e) 7,5 kg]

Risoluzione: dal secondo principio della Dinamica (F = m•a), si può ricavare la formula per calcolare la massa incognita del carrello:

m = F/a


Osservando la figura sottostante, si nota come la forza "F" possa essere scomposta in due componenti, una parallela al piano di appoggio (che contribuisce al moto) ed una perpendicolare (che non contribuisce al moto, perché verticale e perfettamente equilibrata dalla reazione vincolare del piano).

esercizio 9 fisica


La componente della forza applicata parallela al piano di appoggio si determina utilizzando il primo teorema sui triangoli rettangoli secondo cui "ogni cateto è uguale al prodotto dell'ipotenusa per il coseno dell'angolo adiacente"
Nel caso in esame si ha:

Fparallela = F•cos(α)

Fparallela = F•cos(60°)

Fparallela = (15 N)•(1/2) = 7,5 N


Si ricava infine la massa incognita:

m = Fparallela / a

m = 7,5/3 = 2,5 kg


La risposta corretta è, quindi, la d).


Quiz n. 10

Traccia: Una resistenza percorsa da una corrente I = 5 A dissipa per effetto Joule una potenza P = 75 W. La resistenza vale: [risposte: a) 3 ohm; b) 25 ohm; c) 15 ohm; d) 9 ohm; e) 20 ohm]

Risoluzione: la formula che permette di calcolare la potenza "P" dissipata per effetto Joule da una resistenza "R" percorsa da una corrente "I" è la seguente:

P = R•(I^2)


Dalla formula inversa si può ricavare il valore incognito della resistenza:

R = P/(I^2)

R = (75 W) / [(5 A)^2]

R = 3 ohm


La risposta corretta è, quindi, la a).

 

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