Problema 2 - Testo

Qui trovi il testo del problema 2 della simulazione della seconda prova di Fisica del 25 gennaio 2016 per il Liceo Scientifico! Analizza il testo e scopri gli argomenti da ripassare per affrontare ogni punto del problema senza dubbi!

Ecco alcuni suggerimenti per affrontare al meglio il problema 2 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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Uno strumento rinnovato

Nel laboratorio di Fisica, durante una lezione sul magnetismo, scorgi in un angolo un vecchio strumento che avevi utilizzato qualche anno fa per lo studio del moto uniformemente accelerato (Figura 1):

Una barretta metallica poggia su due blocchi £$A$£ e £$B$£ ancorati ad una guida ad £$U$£ anch’essa metallica; la guida si trova su un piano perpendicolare al pavimento con il quale è in contatto attraverso due piedini di materiale isolante. La barretta si trova ad un’altezza £$h$£ dal pavimento e, una volta eliminati i blocchi, scivola verso il basso lungo i binari della guida con attrito trascurabile.

Pensando a ciò che hai studiato recentemente ti viene in mente di utilizzare lo strumento per effettuare misure in campi magnetici. Immagini così di immergere completamente lo strumento in un campo magnetico uniforme perpendicolare al piano della guida.

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Testo della domanda 1

Rappresenta ed esamina la nuova situazione descrivendo i fenomeni fisici coinvolti e le forze alle quali è sottoposta la barretta durante il suo moto verso il basso.

Testo della domanda 2

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Individua quale tra i seguenti grafici rappresenta l’andamento nel tempo della velocità della barretta giustificando la scelta fatta.

Testo della domanda 3

Calcola il valore £$v_{max}$£ della velocità massima della barretta assumendo per essa una massa pari a £$30\,\, g$£, una lunghezza di £$40\,\, cm$£, una resistenza elettrica di £$2,0 \,\, \Omega$£ (supponi trascurabile la resistenza elettrica della guida ad £$U$£) ed un campo magnetico applicato di intensità £$2,5 \,\, T$£.

Testo della domanda 4

Determina l’equazione che descrive il moto della barretta e verifica che la funzione £$v(t) = v_{max}(1-e^{-\frac{t}{\tau}})$£, con £$\tau=\frac{v_{max}}{g}$£, ne è soluzione; definisci il significato dei simboli presenti nella funzione servendoti, eventualmente, di un grafico.

Leggiamolo insieme

Il problema presenta il caso di un oggetto sottoposto all'azione combinata di due forze, di cui una costante (la forza peso) e un'altra variabile in funzione della velocità (la forza magnetica). Si tratta di descrivere il moto dell'oggetto calcolando la sua accelerazione e determinando la condizione per cui le due forze si equilibrano. Questa condizione fornisce il valore della velocità massima richiesta alla domanda 3. Dall'equazione del moto dedotta inizialmente e riscritta in forma differenziale si verifica la richiesta dell'ultima domanda, calcolando la derivata e sostituendo il risultato nell'equazione differenziale.

Che cosa ripassare

Qui trovi gli argomenti da ripassare per affrontare al meglio il problema 2 della simulazione di fisica del 25 gennaio 2016:

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