Quesiti - Testo

Ecco il testo dei 6 quesiti della simulazione della seconda prova di fisica del 25 ottobre 2016 per il Liceo Scientifico. Scegli i 3 quesiti più adatti per te e scopri come risolverli!

Appunti

Qual è la strategia migliore per scegliere i 3 quesiti da svolgere alla seconda prova? Una vera strategia purtroppo non esiste, però puoi seguire questi consigli:

  • Leggi bene tutti i 6 quesiti;
  • Accanto ad ognuno scrivi l'argomento di fisica che ti sembra utile per risolverlo;
  • Quanti di questi argomenti hai svolto e ricordi?
    • Se ci sono almeno 5 quesiti in cui sai proporre una buona strategia risolutiva, beh sei fortunato! Scegli quelli e inizia a svolgerli;
    • Altrimenti svolgi subito i quesiti sugli argomenti che conosci e poi concentrati sugli altri. Spesso l'argomento che hai individuato e che credi di non aver fatto a scuola è legato a qualche cosa che invece conosci: guarda le formule, analizza il testo e cerca tutti i legami possibili con gli argomenti che sai.

Scrivi sempre le tue idee e proponi strategie che ti sembrano sensate. Il tuo ragionamento, se corretto, verrà valutato positivamente, anche senza i calcoli!

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Testo del quesito 1

Una lampadina a incandescenza di potenza £$P=100\,W$£ emette luce in maniera isotropa. Se viene posta al centro di una stanza cubica di lato £$L=7\,m$£, quanta energia arriverà in 10 minuti sul soffitto della stanza?

Testo del quesito 2

Un elettrone e un positrone (antiparticella dell’elettrone con la stessa massa dell’elettrone, ma con carica opposta) si muovono uno contro l’altro con la stessa velocità. L’energia posseduta da entrambe le particelle è di £$1,51 \, MeV$£. Sapendo che la loro massa a riposo è di £$0,511 \, \frac{MeV}{c^2}$£, qual è la velocità del positrone nel sistema di riferimento dell’elettrone?

Testo del quesito 3

Un atomo di idrogeno si trova in uno stato eccitato dopo aver assorbito un fotone ultravioletto di lunghezza d’onda £$\lambda = 97,2 \, nm$£. Questo atomo può riportarsi allo stato fondamentale seguendo diverse transizioni a ognuna delle quali corrisponde l’emissione di luce di una particolare lunghezza d’onda. Quante sono le transizioni possibili che provocano emissione di fotoni con lunghezza d’onda diversa da quella del fotone assorbito? Quali tra queste transizioni provocano emissione nel visibile? (costante di Rydberg: £$R=1,0974 \cdot 10^7 \, m^{-1}$£)

Testo del quesito 4

Un’antenna ricevente semplificata è costituita da una spira di rame di forma quadrata. Il lato della spira misura £$20 \, cm$£ e le sue estremità sono collegate ad un voltmetro. Quest’ultimo è impostato in modo da fornire il valore efficace della £$f_{e.m.}$£ ai capi della spira, ovvero $$(f_{e.m.})_{eff} = \frac{(f_{e.m.})_{max} }{\sqrt{2}}$$ dove £$(f_{e.m.})_{max}$£ è il valore massimo di una £$f_{e.m.}$£ alternata.

L’antenna ricevente è posta a £$100 \, m$£ dall’antenna di una radio ricetrasmittente. Quest’ultima è del tipo utilizzato dai radioamatori. Queste radio trasmettono ad una frequenza di £$27 \, MHz$£ e la legge impone loro di trasmettere con una potenza non superiore a £$4 \, W$£ per non disturbare la ricezione delle trasmissioni radiofoniche e televisive. Talvolta i radioamatori non rispettano questo limite e trasmettono con potenze che possono arrivare a £$200\, W$£. Si vuole stabilire se la ricetrasmittente in esame rispetta il limite di potenza imposto dalla legge.

Il nostro voltmetro misura il massimo della £$f_{e.m.}$£ quando il piano della spira è parallelo alla direzione di propagazione dell’onda e perpendicolare al campo magnetico, come mostrato in figura.

Il valore efficace di questa £$f_{e.m.}$£ è di £$12,5 \, mV$£. Qual è la potenza emessa dall’antenna della ricetrasmittente?

Testo del quesito 5

Nel grafico sono rappresentati i livelli energetici di una particella di massa £$m$£ confinata in una buca di potenziale infinita unidimensionale (detta anche pozzo). Utilizzando il principio di de Broglie e assumendo che la funzione d’onda stazionaria si annulli sui bordi della buca, determina la massa della particella.

Testo del quesito 6

La figura riportata mostra come varia la sensibilità relativa percentuale del nostro occhio al variare della lunghezza d’onda nello spettro visibile. Il massimo della sensibilità (posto pari a 100%) si ha per £$\lambda=555 \, nm$£.

NOTA: La sensibilità assoluta del nostro occhio per una particolare lunghezza d’onda è definita come il rapporto tra l’energia che viene inviata dalla retina al cervello (ad esempio sotto forma di corrente elettrica) e l’energia dell’onda elettromagnetica incidente sulla retina. La sensibilità relativa percentuale per una particolare lunghezza d’onda è definita come il rapporto tra la sensibilità assoluta a quella lunghezza d’onda e la sensibilità assoluta alla lunghezza d’onda £$\lambda=555 \,nm$£, il tutto moltiplicato per 100.

Utilizzando i dati del grafico di figura (usa solo le lunghezze d’onda per cui sono riportati i valori della sensibilità relativa percentuale in forma numerica) traccia un grafico approssimativo che indichi di quanto deve aumentare l’intensità della radiazione incidente sulla retina dell’occhio, in modo che l’energia inviata dalla retina al cervello alle varie lunghezze d’onda sia la stessa (si ponga uguale a 1 l’intensità pari alla massima sensibilità relativa).

Determina, inoltre, quanti fotoni a £$\lambda=650\, nm$£ devono giungere sulla retina affinchè essa invii al cervello la stessa energia che invia quando su di essa giungono 1000 fotoni di lunghezza d’onda £$\lambda=555\, nm$£.