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Esame di Stato Fisico practice questions

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Question 1Fisica generale

Un corpo si muove di moto rettilineo uniformemente accelerato con velocità iniziale nulla. Dopo un tempo t, quale grandezza è proporzionale a t²?

  1. La variazione di accelerazione
  2. Lo spostamento percorso Correct answer.
  3. La velocità istantanea
  4. L'accelerazione

Explanation

Con v₀ = 0 la legge oraria è s = ½at², quindi lo spostamento cresce con il quadrato del tempo. La velocità vale v = at e cresce linearmente, mentre l'accelerazione resta costante. Solo lo spostamento ha dipendenza quadratica da t.

Question 2Fisica generale

Un proiettile viene lanciato orizzontalmente da un'altezza h con velocità v₀. Trascurando l'attrito dell'aria, quale affermazione descrive correttamente il moto?

  1. Entrambe le componenti del moto sono uniformemente accelerate con la stessa accelerazione
  2. Il proiettile segue una traiettoria rettilinea inclinata di 45° rispetto all'orizzontale
  3. Il moto orizzontale è uniformemente accelerato e quello verticale è uniforme
  4. Il moto orizzontale è uniforme e quello verticale è uniformemente accelerato, indipendenti tra loro Correct answer.

Explanation

In assenza di attrito l'unica forza è il peso, diretto verticalmente, quindi l'accelerazione ha solo componente verticale g. La componente orizzontale della velocità resta costante e il moto si scompone in due moti indipendenti. Il risultato è una traiettoria parabolica.

Question 3Fisica generale

Un corpo di massa m è appeso a una molla di costante elastica k e resta in equilibrio. Quale relazione esprime correttamente l'allungamento statico x della molla?

  1. x = mg/k Correct answer.
  2. x = k − mg
  3. x = mgk
  4. x = k/(mg)

Explanation

All'equilibrio la forza elastica di richiamo kx bilancia il peso mg. Uguagliando le intensità si ottiene kx = mg, da cui x = mg/k. L'allungamento è quindi proporzionale alla massa e inversamente proporzionale alla costante elastica.

Question 4Fisica generale

Due cariche puntiformi positive q₁ e q₂ sono poste a distanza r nel vuoto. Se la distanza viene raddoppiata mantenendo le cariche invariate, la forza elettrostatica tra esse:

  1. si riduce a un quarto Correct answer.
  2. quadruplica
  3. si riduce alla metà
  4. raddoppia

Explanation

La legge di Coulomb afferma che la forza è inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Raddoppiando r il denominatore r² diventa quattro volte più grande, quindi la forza si riduce a un quarto. La dipendenza è quadratica, non lineare.

Question 5Fisica generale

Un blocco scivola su un piano orizzontale con attrito cinetico e coefficiente μ. Quale espressione fornisce l'intensità della forza di attrito cinetico?

  1. μmg Correct answer.
  2. μ/mg
  3. μmg²
  4. mg/μ

Explanation

Su un piano orizzontale la reazione normale vale N = mg. La forza di attrito cinetico è proporzionale alla normale secondo f = μN, quindi f = μmg. Il coefficiente μ è adimensionale e dipende dalle superfici a contatto.

Question 6Fisica generale

Un corpo di massa m si muove con velocità di modulo v lungo una circonferenza di raggio R. Quale espressione descrive l'intensità della forza centripeta necessaria?

  1. mv²/R Correct answer.
  2. mv²R
  3. mv/R
  4. mR/v²

Explanation

L'accelerazione centripeta ha modulo v²/R, diretta verso il centro. Moltiplicando per la massa si ottiene la forza centripeta F = mv²/R. Essa è responsabile della continua variazione della direzione della velocità.

Question 7Fisica generale

Un gas ideale subisce una trasformazione isoterma reversibile. Quale grandezza termodinamica rimane costante durante la trasformazione?

  1. L'entropia dell'universo
  2. La pressione
  3. La temperatura Correct answer.
  4. Il volume

Explanation

Per definizione una trasformazione isoterma avviene a temperatura costante. Per un gas ideale ciò implica che il prodotto pV resti costante, mentre pressione e volume variano in modo inversamente proporzionale. L'entropia dell'universo aumenta in una trasformazione irreversibile e resta invariata solo in quella reversibile ideale.

Question 8Fisica generale

Un resistore di resistenza R è attraversato da una corrente di intensità I. Quale potenza viene dissipata per effetto Joule?

  1. I/R²
  2. R/I²
  3. RI² Correct answer.
  4. R²I

Explanation

La potenza dissipata per effetto Joule si ottiene moltiplicando la differenza di potenziale per la corrente. Poiché V = RI, si ha P = VI = RI². La potenza cresce con il quadrato della corrente.

Question 9Fisica generale

Un'onda sonora si propaga in aria e passa in un mezzo in cui la velocità del suono è maggiore. Cosa accade alla frequenza e alla lunghezza d'onda?

  1. La frequenza diminuisce e la lunghezza d'onda aumenta
  2. La frequenza resta invariata e la lunghezza d'onda aumenta Correct answer.
  3. La frequenza aumenta e la lunghezza d'onda resta invariata
  4. Entrambe diminuiscono

Explanation

La frequenza è determinata dalla sorgente e non cambia attraversando un'interfaccia. Poiché v = fλ, se la velocità aumenta a frequenza costante, la lunghezza d'onda deve aumentare proporzionalmente.

Question 10Fisica generale

Un pendolo semplice di lunghezza L oscilla con piccole ampiezze sulla Terra. Se la lunghezza viene quadruplicata, il periodo di oscillazione:

  1. quadruplica
  2. resta invariato
  3. raddoppia Correct answer.
  4. si riduce alla metà

Explanation

Il periodo del pendolo semplice è T = 2π√(L/g), quindi dipende dalla radice quadrata della lunghezza. Quadruplicando L la radice diventa doppia e il periodo raddoppia. La massa del pendolo non influisce sul periodo.

Question 11Fisica generale

Due corpi di massa m₁ e m₂, inizialmente fermi, si attraggono per gravità. Quale affermazione è corretta riguardo alle accelerazioni dei due corpi, trascurando altre forze?

  1. Le accelerazioni hanno la stessa intensità perché le forze sono uguali e opposte
  2. Le accelerazioni hanno intensità inversamente proporzionali alle rispettive masse Correct answer.
  3. Le accelerazioni sono nulle finché i corpi non si toccano
  4. L'accelerazione del corpo più massiccio è maggiore

Explanation

Per la terza legge di Newton le forze gravitazionali hanno la stessa intensità. Poiché a = F/m, l'accelerazione è tanto minore quanto maggiore è la massa. Le accelerazioni hanno quindi intensità inversamente proporzionali alle masse.

Question 12Fisica generale

Un contenitore rigido chiuso contiene un gas ideale che viene riscaldato. Cosa accade alla pressione del gas, secondo il modello cinetico?

  1. Diventa nulla al di sopra di una certa temperatura
  2. Aumenta, perché le molecole urtano le pareti con maggiore quantità di moto media Correct answer.
  3. Diminuisce, perché le molecole si allontanano tra loro
  4. Resta costante, perché il volume è fisso

Explanation

A volume costante, riscaldare il gas aumenta l'energia cinetica media delle molecole. Urti più frequenti e con maggiore quantità di moto media producono una pressione maggiore. La legge isocora dei gas ideali esprime ciò con p/T costante.

Question 13Fisica generale

Un campo elettrico uniforme E accelera una particella di carica q da ferma lungo una distanza d. Quale espressione fornisce il lavoro compiuto dal campo sulla particella?

  1. qEd Correct answer.
  2. qE/d
  3. qEd²
  4. qd/E

Explanation

La forza elettrica su una carica in un campo uniforme è F = qE, costante e parallela allo spostamento. Il lavoro è quindi L = Fd = qEd. Esso coincide con la variazione di energia cinetica della particella.

Question 14Fisica generale

In un circuito un resistore R è collegato in serie con una batteria di forza elettromotrice ε e resistenza interna r. Quale espressione dà la corrente nel circuito?

  1. (ε + r)/R
  2. ε/(R + r) Correct answer.
  3. ε·R/r
  4. ε/(R − r)

Explanation

La forza elettromotrice deve vincere sia la resistenza esterna sia quella interna. La resistenza totale del circuito è R + r, quindi per la legge di Ohm generalizzata I = ε/(R + r). La resistenza interna riduce la corrente erogata.

Question 15Fisica generale

Una spira conduttrice viene immersa in un campo magnetico uniforme che aumenta nel tempo. Cosa si osserva nella spira?

  1. Si genera una corrente solo se la spira è aperta
  2. Si genera una corrente indotta che rafforza sempre il campo esterno crescente
  3. Non si genera corrente perché il campo è uniforme nello spazio
  4. Si genera una corrente indotta che crea un campo magnetico opposto alla variazione del flusso Correct answer.

Explanation

La legge di Faraday-Neumann afferma che la variazione del flusso magnetico induce una forza elettromotrice nella spira. La legge di Lenz specifica che la corrente indotta si oppone alla variazione del flusso. Il campo indotto contrasta quindi l'aumento del campo esterno.

Question 16Fisica generale

Una macchina termica reversibile opera tra una sorgente calda a temperatura T₁ e una fredda a T₂, con T in kelvin. Qual è il rendimento massimo possibile?

  1. 1 − T₂/T₁ Correct answer.
  2. T₂/T₁
  3. 1 − T₁/T₂
  4. T₁/(T₁ + T₂)

Explanation

Il teorema di Carnot stabilisce che nessuna macchina operante tra due sorgenti può superare il rendimento di una macchina reversibile. Tale rendimento vale η = 1 − T₂/T₁, con temperature assolute. Esso è tanto maggiore quanto più grande è la differenza di temperatura.

Question 17Fisica generale

Un raggio di luce passa dall'aria al vetro con un angolo di incidenza non nullo. Quale affermazione descrive correttamente il raggio rifratto?

  1. Viene totalmente riflesso per qualsiasi angolo di incidenza
  2. Si avvicina alla normale perché la velocità della luce nel vetro è minore Correct answer.
  3. Prosegue nella stessa direzione perché la frequenza non cambia
  4. Si allontana dalla normale perché la velocità della luce nel vetro è minore

Explanation

La legge di Snell mette in relazione gli angoli con gli indici di rifrazione: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂. Poiché il vetro ha indice maggiore dell'aria, l'angolo di rifrazione è minore di quello di incidenza e il raggio si avvicina alla normale. Ciò corrisponde a una velocità della luce minore nel mezzo più denso.

Question 18Fisica generale

Un corpo di massa m è in moto con velocità v. Quale grandezza rappresenta l'energia cinetica relativistica corretta, con c velocità della luce?

  1. ½mv² per qualsiasi valore di v
  2. γmc²
  3. mc²/v
  4. (γ − 1)mc², con γ = 1/√(1 − v²/c²) Correct answer.

Explanation

In relatività l'energia totale è γmc² e l'energia a riposo è mc². L'energia cinetica è la differenza, cioè (γ − 1)mc². Per v molto minore di c questa espressione si riduce a ½mv².

Question 19Fisica generale

Un corpo di massa 2 kg è fermo su un piano inclinato liscio di angolo 30°. Qual è l'intensità della componente della forza peso parallela al piano? (g ≈ 9,8 m/s²)

  1. Circa 4,9 N
  2. Circa 9,8 N Correct answer.
  3. Circa 20 N
  4. Circa 17 N

Explanation

La componente del peso parallela al piano vale mg·sinθ. Con m = 2 kg, g ≈ 9,8 m/s² e sin30° = 0,5 si ottiene 2 × 9,8 × 0,5 ≈ 9,8 N. La componente perpendicolare vale invece mg·cosθ.

Question 20Fisica generale

In un tubo orizzontale a sezione variabile scorre un liquido ideale incomprimibile. Dove la sezione si restringe, cosa accade alla pressione statica?

  1. Resta invariata, perché il tubo è orizzontale
  2. Aumenta, perché il liquido è costretto a passare in uno spazio minore
  3. Diminuisce, perché la velocità aumenta e la pressione dinamica cresce Correct answer.
  4. Diventa nulla nella strozzatura

Explanation

Per l'equazione di continuità, restringendo la sezione la velocità del fluido aumenta. Il teorema di Bernoulli, applicato a quota costante, lega l'aumento della pressione dinamica a una diminuzione della pressione statica. La pressione quindi cala nella zona ristretta.

Question 21Fisica generale

Una carica puntiforme q è posta al centro di una superficie sferica chiusa. Se si raddoppia il raggio della superficie mantenendo la carica al centro, cosa accade al flusso del campo elettrico attraverso la superficie?

  1. Si annulla, perché il campo è simmetrico
  2. Raddoppia, perché il raggio raddoppia
  3. Si riduce a un quarto, perché l'area quadruplica
  4. Resta invariato, perché dipende solo dalla carica racchiusa Correct answer.

Explanation

La legge di Gauss afferma che il flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa vale q/ε₀. Esso dipende solo dalla carica racchiusa e non dalle dimensioni o dalla forma della superficie. Il campo locale diminuisce, ma l'area cresce in modo da compensare.

Question 22Fisica generale

Due condensatori di capacità C₁ e C₂ sono collegati in serie a una batteria. Quale affermazione sulla carica e sulla tensione è corretta?

  1. Hanno la stessa carica e la tensione si ripartisce in modo inversamente proporzionale alle capacità Correct answer.
  2. La carica totale è la somma delle cariche dei due condensatori
  3. Hanno la stessa tensione e la carica si ripartisce in proporzione alle capacità
  4. Hanno entrambi la stessa carica e la stessa tensione

Explanation

In serie gli elementi sono attraversati dalla stessa carica, poiché le armature collegate formano un unico conduttore isolato. La tensione ai capi di ciascuno vale V = Q/C, quindi si ripartisce in modo inversamente proporzionale alla capacità. La capacità equivalente è il reciproco della somma dei reciproci.

Question 23Fisica generale

Un oscillatore armonico smorzato è soggetto a una forza di attrito proporzionale alla velocità. Come varia nel tempo l'ampiezza delle oscillazioni?

  1. Cresce esponenzialmente fino a raggiungere un valore limite
  2. Resta costante mentre cambia la frequenza
  3. Decresce esponenzialmente e il rapporto tra ampiezze di oscillazioni successive è costante Correct answer.
  4. Decresce linearmente fino ad annullarsi dopo un tempo finito

Explanation

Con una forza dissipativa proporzionale alla velocità, la soluzione dell'equazione del moto contiene un fattore esponenziale decrescente. L'ampiezza si riduce quindi esponenzialmente, con un decremento logaritmico costante tra oscillazioni successive. La frequenza risulta leggermente inferiore a quella propria non smorzata.

Question 24Fisica generale

Un gas ideale monoatomico compie un'espansione adiabatica reversibile. Quale relazione lega pressione e volume durante la trasformazione?

  1. pV^γ = costante, con γ = 5/3 Correct answer.
  2. pV^γ = costante, con γ = 1
  3. p/V = costante
  4. pV = costante

Explanation

In un'adiabatica reversibile di un gas ideale vale pV^γ = costante, dove γ è il rapporto tra calori specifici. Per un gas monoatomico γ = 5/3. Poiché non c'è scambio di calore, l'espansione comporta un raffreddamento del gas.

Question 25Fisica generale

Un elettrone si muove con velocità v perpendicolare a un campo magnetico uniforme B. Quale affermazione descrive correttamente il moto e il lavoro della forza magnetica?

  1. Il moto è circolare uniforme e la forza magnetica compie lavoro nullo Correct answer.
  2. Il moto è parabolico e la forza compie lavoro proporzionale alla velocità
  3. Il moto è circolare e l'energia cinetica aumenta progressivamente
  4. Il moto è rettilineo uniformemente accelerato e la forza compie lavoro positivo

Explanation

La forza di Lorentz è sempre perpendicolare alla velocità, quindi agisce come forza centripeta e produce un moto circolare uniforme. Essendo perpendicolare allo spostamento, il suo lavoro istantaneo è nullo e l'energia cinetica non cambia. Il modulo della velocità resta costante.

Question 26Fisica generale

Un proiettile viene lanciato con velocità iniziale di modulo v₀ inclinata di un angolo θ rispetto all'orizzontale, in assenza di attrito. Quale espressione fornisce la gittata su terreno orizzontale?

  1. R = v₀² sin(2θ)/g Correct answer.
  2. R = 2v₀ sinθ/g
  3. R = v₀² cos(2θ)/g
  4. R = v₀² sin²θ/(2g)

Explanation

La gittata si ottiene moltiplicando la componente orizzontale costante v₀cosθ per il tempo di volo 2v₀sinθ/g, ottenendo R = 2v₀²sinθcosθ/g, che per l'identità sin(2θ)=2sinθcosθ diventa R = v₀²sin(2θ)/g. Il massimo si ha per θ = 45°.

Question 27Fisica generale

Un corpo rigido ruota attorno a un asse fisso con momento d'inerzia I e velocità angolare ω. Quale grandezza esprime il momento angolare rispetto a tale asse?

  1. L = Iω Correct answer.
  2. L = Iω²
  3. L = ½Iω²
  4. L = I/ω

Explanation

Per un corpo rigido in rotazione attorno a un asse principale, il momento angolare è il prodotto del momento d'inerzia per la velocità angolare, L = Iω. L'energia cinetica rotazionale vale invece ½Iω², grandezza diversa con unità diverse.

Question 28Fisica generale

Un blocco di massa m scende lungo un piano inclinato ruvido con coefficiente di attrito dinamico μ. Detto θ l'angolo del piano, quale espressione dà il modulo dell'accelerazione del blocco?

  1. a = g(sinθ + μcosθ)
  2. a = g(cosθ − μsinθ)
  3. a = g(sinθ − μcosθ) Correct answer.
  4. a = μg

Explanation

Lungo il piano agiscono la componente della gravità mg sinθ verso il basso e l'attrito dinamico μmg cosθ in senso opposto al moto. Dividendo la forza risultante per m si ottiene a = g(sinθ − μcosθ), valida finché il blocco scende.

Question 29Fisica generale

Un corpo di massa m è appeso a una molla di costante elastica k e oscilla verticalmente con piccole oscillazioni. Qual è il periodo del moto?

  1. T = 2π√(m/k) Correct answer.
  2. T = 2π m/k
  3. T = 2π√(k/m)
  4. T = 2π√(mg/k)

Explanation

La forza di richiamo efficace è −k x, con x spostamento dalla posizione di equilibrio, quindi l'equazione è quella di un oscillatore armonico con ω = √(k/m). Il periodo è T = 2π/ω = 2π√(m/k), indipendente dall'ampiezza per piccole oscillazioni.

Question 30Fisica generale

Una forza costante F agisce su un corpo per un intervallo di tempo Δt. Quale grandezza esprime il prodotto F·Δt?

  1. La potenza media della forza
  2. Il lavoro compiuto dalla forza
  3. La variazione di energia cinetica
  4. L'impulso della forza, pari alla variazione della quantità di moto Correct answer.

Explanation

Il prodotto forza per intervallo di tempo è l'impulso, e per il teorema dell'impulso coincide con la variazione della quantità di moto del corpo. Il lavoro, invece, è il prodotto scalare della forza per lo spostamento.

Question 31Fisica generale

Due cariche puntiformi identiche q sono poste a distanza r nel vuoto. Se la distanza viene triplicata mantenendo le cariche invariate, come cambia il modulo della forza elettrostatica?

  1. Rimane invariata
  2. Diventa nove volte il valore iniziale
  3. Diventa un terzo del valore iniziale
  4. Diventa un nono del valore iniziale Correct answer.

Explanation

La legge di Coulomb afferma che la forza è proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Triplicando r, il denominatore cresce di un fattore nove, quindi la forza si riduce a un nono.

Question 32Fisica generale

Un condensatore piano ha armature di area S separate da una distanza d, con dielettrico di costante relativa ε_r. Quale espressione dà la sua capacità?

  1. C = ε₀ε_r S d
  2. C = ε₀ S/(ε_r d)
  3. C = ε₀ε_r S/d Correct answer.
  4. C = ε₀ε_r d/S

Explanation

La capacità di un condensatore piano è proporzionale all'area delle armature e alla permettività del dielettrico, e inversamente proporzionale alla separazione: C = ε₀ε_r S/d. Inserire un dielettrico con ε_r maggiore aumenta la capacità.

Question 33Fisica generale

Un filo rettilineo molto lungo è percorso da una corrente stazionaria I. A distanza r dal filo, quale espressione dà il modulo del campo magnetico nel vuoto?

  1. B = μ₀I/(2πr²)
  2. B = μ₀I r/(2π)
  3. B = μ₀I/(2πr) Correct answer.
  4. B = μ₀I/(4πr²)

Explanation

La legge di Ampère applicata a una circonferenza di raggio r attorno al filo dà B·2πr = μ₀I, da cui B = μ₀I/(2πr). Il campo decresce come 1/r e le linee di campo sono circonferenze concentriche al filo.

Question 34Fisica generale

Un'onda elettromagnetica piana si propaga nel vuoto. Quale relazione lega il modulo del campo elettrico E e quello del campo magnetico B dell'onda?

  1. E = B/c
  2. E = B
  3. E = cB Correct answer.
  4. E = c²B

Explanation

In un'onda elettromagnetica nel vuoto i moduli dei campi sono legati da E = cB, dove c è la velocità della luce. I due campi oscillano in fase e sono perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione.

Question 35Fisica generale

Un fotone ha frequenza ν. Quale espressione dà l'energia del fotone, con h costante di Planck?

  1. E = h/ν
  2. E = hν Correct answer.
  3. E = hν²
  4. E = ½hν

Explanation

L'ipotesi di Planck-Einstein associa a un fotone un quanto di energia proporzionale alla frequenza: E = hν. In termini di lunghezza d'onda si scrive E = hc/λ, quindi energia e lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali.

Question 36Fisica generale

In un'esperienza di effetto fotoelettrico, aumentando l'intensità della luce incidente su una superficie metallica a frequenza fissata superiore alla soglia, cosa si osserva?

  1. Aumenta il numero di elettroni emessi per unità di tempo Correct answer.
  2. Aumenta la frequenza di soglia del metallo
  3. Aumenta l'energia cinetica massima degli elettroni emessi
  4. Diminuisce il potenziale di arresto

Explanation

L'intensità luminosa determina il numero di fotoni incidenti per unità di tempo e quindi il numero di elettroni estratti, cioè la corrente di saturazione. L'energia cinetica massima dipende solo dalla frequenza della luce e dalla funzione lavoro del metallo.

Question 37Fisica generale

Un corpo si muove lungo l'asse x con velocità costante v. Un secondo osservatore si muove rispetto al primo con velocità costante u lungo lo stesso asse. Quale affermazione è corretta in relatività ristretta?

  1. Le leggi della meccanica classica valgono in tutti i sistemi inerziali senza eccezioni
  2. La velocità della luce nel vuoto assume lo stesso valore in tutti i sistemi inerziali Correct answer.
  3. La massa relativistica è invariante per trasformazioni di Lorentz
  4. Il tempo scorre allo stesso ritmo in tutti i sistemi inerziali

Explanation

Il secondo postulato della relatività ristretta stabilisce che la velocità della luce nel vuoto è la stessa in tutti i sistemi di riferimento inerziali, indipendentemente dal moto della sorgente o dell'osservatore. Da questo discendono la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze.

Question 38Fisica generale

Un gas ideale compie una trasformazione isocora reversibile. Quale grandezza termodinamica è nulla per il gas durante la trasformazione?

  1. Il calore scambiato
  2. La variazione di entropia
  3. Il lavoro compiuto dal gas Correct answer.
  4. La variazione di energia interna

Explanation

Nel lavoro termodinamico L = ∫p dV, se il volume è costante il differenziale dV è nullo e quindi il lavoro è zero. Il calore scambiato e la variazione di energia interna possono essere non nulli, perché la temperatura varia.

Question 39Fisica generale

Un corpo di massa m è posto a distanza r dal centro di un pianeta di massa M. Qual è l'energia potenziale gravitazionale del sistema, assumendo zero all'infinito?

  1. U = +GMm/r²
  2. U = −GMm/r²
  3. U = +GMm/r
  4. U = −GMm/r Correct answer.

Explanation

La forza gravitazionale è attrattiva, quindi l'energia potenziale cresce avvicinandosi all'infinito, dove è posta a zero: U = −GMm/r. Il segno negativo riflette il fatto che occorre lavoro positivo per allontanare le masse.

Question 40Fisica generale

Un satellite orbita attorno alla Terra su un'orbita circolare di raggio r. Quale espressione dà il quadrato della sua velocità orbitale, con M massa della Terra?

  1. v² = GM/r Correct answer.
  2. v² = GMr
  3. v² = 2GM/r
  4. v² = GM/r²

Explanation

Uguagliando la forza gravitazionale alla forza centripeta necessaria, GMm/r² = mv²/r, si ricava v² = GM/r. La velocità orbitale diminuisce all'aumentare del raggio dell'orbita.

Question 41Fisica generale

In un contenitore sono mescolati due liquidi immiscibili in equilibrio. In quale punto la pressione idrostatica è maggiore?

  1. Alla profondità massima, indipendentemente dalla densità dei liquidi
  2. Alla base del contenitore, dove è massima la profondità Correct answer.
  3. Alla superficie libera del liquido meno denso
  4. All'interfaccia tra i due liquidi, sempre

Explanation

La legge di Stevino stabilisce che la pressione idrostatica aumenta con la profondità secondo p = p₀ + ρgh. Poiché la profondità cresce scendendo, la pressione è massima sul fondo del contenitore, dove contribuiscono entrambi gli strati di liquido.

Question 42Fisica generale

Una lamina sottile di materiale conduttore, inizialmente scarica, viene inserita tra le armature di un condensatore piano isolato e caricato. Cosa accade alla differenza di potenziale tra le armature se la carica resta costante?

  1. Rimane invariata, perché la carica è costante
  2. Diminuisce, perché la capacità aumenta Correct answer.
  3. Si annulla, perché il conduttore cortocircuita le armature
  4. Aumenta, perché la capacità diminuisce

Explanation

Inserendo una lamina conduttrice di spessore t, la distanza efficace tra le armature si riduce a d − t, quindi la capacità C = ε₀S/(d − t) aumenta. Poiché la carica Q è costante, dalla relazione V = Q/C segue che la differenza di potenziale diminuisce.

Question 43Fisica generale

Un circuito RLC in serie è alimentato da una tensione alternata sinusoidale di frequenza variabile. Alla risonanza, quale affermazione è corretta?

  1. La potenza media dissipata è nulla
  2. La corrente è in anticipo di 90° sulla tensione
  3. La reattanza induttiva eguaglia in modulo la reattanza capacitiva e l'impedenza è minima Correct answer.
  4. L'impedenza è massima e la corrente è minima

Explanation

Alla risonanza le reattanze induttiva e capacitiva hanno lo stesso modulo e si annullano a vicenda, quindi l'impedenza si riduce alla sola resistenza R ed è minima. Di conseguenza la corrente assume il valore massimo e la potenza media dissipata è massima.

Question 44Fisica generale

Una sorgente sonora puntiforme emette isotropicamente una potenza media P. A distanza r dalla sorgente, quale espressione dà l'intensità sonora media?

  1. I = P/(2πr²)
  2. I = P/(4πr²) Correct answer.
  3. I = 4πr²P
  4. I = P/(4πr)

Explanation

L'energia emessa si distribuisce sulla superficie sferica di area 4πr², quindi l'intensità è I = P/(4πr²). L'intensità decresce come il quadrato della distanza, e il livello sonoro diminuisce di circa 6 dB a ogni raddoppio della distanza.

Question 45Fisica generale

Un oggetto è posto a distanza maggiore del doppio della focale da una lente sottile convergente. Quale immagine si forma?

  1. Virtuale, capovolta e rimpicciolita
  2. Reale, diritta e ingrandita
  3. Reale, capovolta e rimpicciolita Correct answer.
  4. Virtuale, diritta e ingrandita

Explanation

Con l'oggetto oltre 2f, l'equazione delle lenti sottili fornisce un'immagine reale compresa tra f e 2f, quindi capovolta e più piccola dell'oggetto. Questo è il principio di funzionamento di una macchina fotografica e dell'occhio.

Question 46Fisica generale

Un elettrone viene accelerato da fermo attraverso una differenza di potenziale ΔV. Quale espressione dà la sua energia cinetica finale in unità elettronvolt?

  1. K = ΔV/e
  2. K = eΔV Correct answer.
  3. K = ½eΔV
  4. K = eΔV²

Explanation

Per definizione, un elettrone che attraversa una differenza di potenziale di 1 V acquista un'energia di 1 eV. Pertanto l'energia cinetica in elettronvolt è numericamente uguale alla differenza di potenziale in volt, cioè K = eΔV espressa in joule.

Question 47Fisica generale

Un gas ideale biatomico compie una trasformazione ciclica reversibile. Quale affermazione è corretta sull'integrale del calore scambiato lungo l'intero ciclo?

  1. È nullo solo se il ciclo è isotermo
  2. È uguale al lavoro netto compiuto dal gas Correct answer.
  3. È nullo perché il ciclo è chiuso
  4. È sempre negativo

Explanation

Poiché l'energia interna è una funzione di stato, la sua variazione lungo un ciclo chiuso è nulla. Dal primo principio segue quindi Q_ciclo = L_ciclo: il calore netto assorbito eguaglia il lavoro netto compiuto.

Question 48Fisica generale

Due resistori di resistenza R₁ e R₂ sono collegati in parallelo. Quale espressione dà la resistenza equivalente?

  1. R_eq = R₁ + R₂
  2. R_eq = (R₁ + R₂)/(R₁R₂)
  3. R_eq = R₁R₂/(R₁ + R₂) Correct answer.
  4. R_eq = |R₁ − R₂|

Explanation

In parallelo la tensione è la stessa ai capi dei due resistori e le conduttanze si sommano: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂. Semplificando si ottiene R_eq = R₁R₂/(R₁ + R₂), sempre minore della più piccola delle due resistenze.

Question 49Fisica generale

Un fenomeno di induzione elettromagnetica si verifica in una spira quando il flusso magnetico concatenato varia nel tempo. Da quale legge discende direttamente la forza elettromotrice indotta?

  1. Dalla legge di Faraday-Neumann-Lenz Correct answer.
  2. Dalla legge di Ampère-Maxwell
  3. Dal teorema di Gauss per il campo elettrico
  4. Dalla legge di Coulomb

Explanation

La legge di Faraday-Neumann-Lenz afferma che la forza elettromotrice indotta è pari alla derivata temporale del flusso magnetico cambiata di segno. Il segno negativo esprime la legge di Lenz, secondo cui la corrente indotta si oppone alla variazione del flusso.

Question 50Fisica generale

Un corpo di massa m, inizialmente fermo, cade da un'altezza h e urta anelasticamente il suolo restando attaccato. Trascurando la resistenza dell'aria, quale affermazione sul bilancio energetico è corretta?

  1. Tutta l'energia meccanica iniziale si conserva come energia cinetica dopo l'urto
  2. L'energia meccanica iniziale mgh si trasforma in parte in energia interna e deformazione Correct answer.
  3. L'energia meccanica totale del sistema aumenta durante l'urto
  4. L'energia potenziale gravitazionale si conserva durante la caduta

Explanation

Durante la caduta l'energia meccanica si conserva, ma nell'urto anelastico il corpo si ferma e l'energia cinetica non si recupera come moto. Essa si dissipa in energia interna, deformazione e calore, coerentemente con la conservazione dell'energia totale.