Problema 1 - Testo

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Qui trovi il testo del problema 1 della simulazione della seconda prova di Fisica dell'11 Marzo 2015 per il Liceo Scientifico! Analizza il testo e scopri gli argomenti da ripassare per affrontare ogni punto del problema senza dubbi!

Appunti

Ecco alcuni suggerimenti per affrontare al meglio il problema 1 della simulazione della seconda prova di fisica:

  • Leggi con attenzione il testo dell'esercizio: non devi perdere tempo per calcolare qualcosa di non richiesto e soprattutto non devi fraintendere il testo
  • Nella sezione "Leggiamolo insieme" ci sono alcuni commenti e suggerimenti sul problema che ti saranno utili per chiarire le parti di testo più complicate
  • Leggi la sezione "Che cosa ripassare" e domandati: mi sento preparato su tutti gli argomenti elencati? Se la risposta è no riguarda le nozioni sulle quali non ti senti sicuro!

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Un generatore "IDEALE"

Il tuo amico Luigi pensa di aver avuto un’idea geniale: ha progettato un generatore di tensione alternata che, una volta avviato, non necessita di ulteriore apporto di energia per il suo funzionamento se non quel poco che serve a vincere gli esegui attriti del dispositivo. Ti mostra la rappresentazione schematica sotto raffigurata descrivendola così:

Una barretta metallica, di massa £$m$£, può scorrere lungo i due binari paralleli di una guida ad £$U$£, anch’essa metallica. La barretta, di lunghezza £$L$£, è collegata al lato della guida parallelo ad essa mediante una molla fissata con materiale isolante. Il tutto è immerso in un campo magnetico uniforme e costante £$\vec B$£, ortogonale al piano della guida.

La barretta viene spostata di un tratto £$a$£ e poi bloccata in modo da mantenere la molla allungata. Una volta tolto il blocco la barretta inizierà ad oscillare generando tra i poli A e B una differenza di potenziale alternata che potrebbe essere utilizzata, ad esempio collegando ai poli una resistenza £$R$£, fin quando la barretta si muove.

Testo della domanda 1

Volendo presentare la sua idea in un concorso scolastico, Luigi chiede a te di preparare una descrizione qualitativa e quantitativa del fenomeno fisico che determina la differenza di potenziale tra i poli £$A$£ e £$B$£, e calcolando il valore della costante elastica della molla che consente di produrre una tensione di frequenza pari a quella della rete domestica di £$50,0 \, \text{Hz}$£, nell’ipotesi che la massa £$m$£ abbia il valore £$2,0 \cdot 10^{-2} \, \text{kg}$£.

Testo della domanda 2

Valutare il valore massimo £$f_{max}$£ della forza elettromotrice indotta £$f_{e.m.}$£ che tale generatore produce nel caso £$a=1,0 \cdot 10^{-2} \, m$£, £$L=1,0 \cdot 10^{-1} \, m$£, £$B=0,30 \, T$£.

Testo della domanda 3

Tu non sei convinto che il generatore ideato da Luigi, una volta avviato, possa fornire per sempre energia elettrica ad una utenza, senza ulteriore apporto di energia; per capire meglio cerchi di ottenere energia dal generatore e colleghi la resistenza elettrica £$R$£, come mostrato in figura, tra i poli £$A$£ e £$B$£, misuri la differenza di potenziale tra i poli in funzione del tempo e ne tracci un grafico.

Che tipo di grafico ottieni?

Testo della domanda 4

Che tipo di moto ha la barretta e perché?

Testo della domanda 5

Come spiegheresti a Luigi cosa avviene dal punto di vista energetico e perché la sua idea non è poi così geniale come lui immagina?

Leggiamolo insieme

Il problema propone un’applicazione dell’induzione elettromagnetica al fine di costruire un generatore di tensione alternata che sfrutti il moto armonico di una barretta metallica immersa in un campo magnetico. È possibile dimensionare il sistema al fine di ottenere una frequenza della tensione pari a quella domestica, ma l’azione frenante della forza magnetica fa sì che il sistema nel tempo smetta di funzionare. Anche in questo caso l’analisi del problema con l’ausilio di qualche figura o schema grafico può aiutare il ragionamento e lo svolgimento dell’esercizio.

Che cosa ripassare

Qui trovi gli argomenti da ripassare per affrontare al meglio il problema 1 della simulazione di fisica del 11 Marzo 2015: