Problema 1 - Testo simulazione seconda prova di Fisica

Qui trovi il testo del problema 1 della simulazione della seconda prova di Fisica del 25 ottobre 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 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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Come funziona la bobina

In laboratorio è stato preparato il dispositivo rappresentato in Figura 1.

La bobina è costituita da 100 spire rettangolari di rame i cui lati misurano £$25 \, cm$£ e £$30 \, cm$£. La bobina può ruotare con attrito trascurabile intorno al suo asse e durante la rotazione le estremità del filo strisciano su due anelli conduttori, mantenendo con essi un contatto elettrico. La bobina è immersa in un campo magnetico uniforme e costante.

Sull’asse della bobina è montato un cilindro intorno al quale è avvolto un filo. All’estremità del filo è sospeso un pesetto. Quando il pesetto viene lasciato libero, esso cade verso il basso mettendo in rotazione la bobina. Alla partenza del pesetto il piano della spira è perpendicolare alla direzione del campo magnetico.

Durante la rotazione della bobina, alle sue estremità, che restano aperte in modo che non circoli corrente, si produce una £$f_{e.m.}$£ il cui valore viene rilevato da un sistema di acquisizione automatico che acquisisce 1000 valori al secondo.

In Figura 2 sono stati riportati i dati sperimentali acquisiti dal sistema. Questo grafico rappresenta in ordinata la £$f_{e.m.}$£ prodotta alle estremità della bobina durante la caduta del pesetto ed in ascissa il tempo. La Figura 3 rappresenta lo stesso grafico di Figura 2. In quest’ultimo grafico i punti sperimentali sono stati uniti da segmenti per migliorarne la leggibilità.

 

Testo della domanda 1

Spiega il fenomeno fisico che produce la £$f_{e.m.}$£ alle estremità della bobina e, sulla base di esso, spiega il particolare andamento del grafico sperimentale. 

Testo della domanda 2

Utilizza la legge del fenomeno fisico per dedurre teoricamente la funzione matematica £$y=f(t)$£ che descrive la £$f_{e.m.}$£ alle estremità della bobina in funzione del tempo e verifica che la funzione ottenuta, coerentemente con il grafico sperimentale, abbia ampiezza crescente e periodo decrescente. Considera l’intensità del campo magnetico £$\vec B$£ e l’accelerazione angolare £$\vec \alpha$£ della bobina come parametri. Considera inoltre aperte le estremità della bobina. 

Testo della Domanda 3

Deduci dal grafico sperimentale le informazioni quantitative necessarie per determinare il valore dell’accelerazione angolare della bobina e l’intensità del campo magnetico in cui ruota la bobina.

Testo della Domanda 4

Spiega qual è il significato fisico dell’area, evidenziata in Figura 3 , compresa tra ogni semiperiodo e l’asse dei tempi. Verifica, utilizzando la funzione £$y=f(t)$£, che queste aree hanno, in modulo, tutte lo stesso valore.

Leggiamolo insieme

Il problema propone lo studio del moto di una bobina in un campo magnetico costante. Si tratta di un moto circolare accelerato, per effetto della caduta libera di un pesetto attaccato alla bobina; conseguentemente si genera una £$\mathit{f_{e.m.}}$£ alternata.

Partendo dalle equazioni del moto circolare accelerato, si deduce l’espressione della £$\mathit{f_{e.m.}}$£ e la verifica di alcune condizioni utilizzando anche i dati sperimentali e i grafici.

Che cosa ripassare

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