In questa pagina si riportano 10 quiz svolti di Fisica nei Test Architettura Ufficiali degli scorsi anni.
Quiz n. 1
Traccia:
Le pale di un elicottero sono lunghe 2 metri ciascuna e girano 300 volte al minuto. Calcolare il periodo di rotazione delle pale.
a) 5 Hz
b) 0,5 s
c) 0,02 s
d) 0,2 s
e) 2 s
Risoluzione:
Si effettua dapprima la conversione del valore della frequenza assegnata "f" da "giri/min" a "giri/s", dividendo per il fattore 60 (si ha infatti: 1 min = 60 s):
Si ricava quindi il periodo "T" di rotazione delle pale come reciproco della frequenza "f":
⇓
T = 1/(5 giri/s)
⇓
T = 0,2 s
La risposta corretta è ovviamente la d).
Quiz n. 2
Traccia:
Un bambino con massa di 20 kg si muove alla velocità di 18 km/h seduto su uno slittino che ha massa pari a 5 kg. Qual è la quantità di moto totale del sistema bambino-slittino?
a) 100 N
b) 125 kg·m/s
c) 450 kg·m/s
d) 450 N
e) 360 kg·m/s
Risoluzione:
Si effettua dapprima la conversione del valore della velocità assegnata "v" da "km/h" a "m/s", dividendo per il fattore 3,6 [si ha infatti: 1 km/h = (1000 m):(3600 s) = (1 m):(3,6 s)]:
Si calcola infine la quantità di moto totale del sistema "bambino+slittino" (si indicano con mb ed ms le masse rispettivamente del bambino e dello slittino):
⇓
Q = [(20 kg) + (5 kg)] • 5 m/s
⇓
Q = (25 kg) • (5 m/s)
⇓
Q = 125 kg•m/s
La risposta corretta è, quindi, la b).
Quiz n. 3
Traccia:
Se la temperatura di un gas perfetto passa da 15 °C a 30 °C, il prodotto pressione per volume (PV):
a) aumenta, ma non raddoppia
b) diventa 2 volte più grande
c) si riduce del 15%
d) diventa pari a zero
e) si dimezza
Risoluzione:
Si effettuano dapprima le conversioni dei valori delle temperature da gradi centigradi a gradi kelvin:
T2 = 30 + 273 = 303 K
Applicando l'equazione di stato dei gas perfetti si può ricavare il valore di (PV) nello stato iniziale e finale della trasformazione in funzione di (nR):
(PV)2 = 303 • nR
Si deduce quindi che il valore di (PV) aumenta di circa il 5% (= [(303-288)/288]•100), ma sicuramente non raddoppia; infatti, se il prodotto (PV) fosse raddoppiato, si sarebbe dovuto avere un aumento percentuale del 100%.
La risposta corretta è, quindi, la a).
Quiz n. 4
Traccia:
Alle ore 15:30 il contachilometri di un'autovettura segna 22.715. Se alle ore 17:00 il contachilometri segna 22.865, qual è stata la sua velocità media?
a) 150 km/h
b) 50 km/h
c) 10 km/h
d) 100 km/h
e) 200 km/h
Risoluzione:
Si calcola inizialmente lo spazio percorso dall'autovettura (s) eseguendo la differenza tra i valori indicati dal contachilometri rispettivamente alle 17:00 e alle 15:30:
Inoltre, dalle 15:30 alle 17:30, è trascorso un intervallo di tempo (t) di un'ora e trenta minuti che equivalgono a:
Si può infine calcolare la velocità media come rapporto tra lo spazio percorso e l'intervallo di tempo impiegato a percorrerlo:
⇓
v = (150 km) / (1,5 h)
⇓
v = 100 km/h
La risposta corretta è, quindi, la d).
Quiz n. 5
Traccia:
Quale delle seguenti grandezze ha come unità di misura kg•m2•s–3 nel Sistema Internazionale?
a) quantità di moto
b) energia
c) potenza
d) forza
e) pressione
Risoluzione: l'unità di misura fornita dalla traccia può essere scomposta nel prodotto di più fattori in modo tale da ricavare al suo interno delle grandezze fisiche note:
La prima (N) è l'unita di misura della forza nel Sistema Internazionale, la seconda (m/s) è l'unità di misura della velocità.
Se ne deduce che:
La risposta corretta è, quindi, la c).
Quiz n. 6
Traccia: La legge della termodinamica, quando applicata alle trasformazioni di gas ideali, può essere scritta come: aumento dell'energia interna del gas (U) = calore fornito al gas (Q) + lavoro compiuto sul gas (L). Quale delle seguenti trasformazioni è coerente con il tipo di trasformazione data:
1) Trasformazione adiabatica: Condizione L = 0
2) Trasformazione adiabatica: Condizione L = U
3) Trasformazione isoterma: Condizione Q = 0
4) Trasformazione isoterma: Condizione Q = U
a) solo 2
b) solo 1
c) nessuna
d) solo 3
e) solo 4
Risoluzione:
Una trasformazione adiabatica è una trasformazione termodinamica in cui non vi è scambio netto di calore tra il sistema termodinamico e l'ambiente esterno.
Si ha perciò:
⇓
U = 0 + L
⇓
U = L
come indicato nella seconda affermazione, che risulta quindi essere vera.
Una trasformazione isoterma si ha quando il sistema termodinamico interessato dalla trasformazione mantiene la sua temperatura costante nel tempo.
Poiché quando non vi è variazione di temperatura, il gas ideale non subisce alcuna variazione della sua energia interna (si ricorda che ΔU = n•cv•ΔT, dove "n" è il numero di moli del gas e "cv" è il calore specifico a volume costante), si ha:
⇓
0 = Q + L
⇓
Q = -L
quindi nè la terza, nè la quarta affermazione risultano essere vere.
La risposta corretta è, quindi, la a).
Quiz n. 7
Traccia:
Un corpo di peso 5 N è tenuto in equilibrio da due corde di massa trascurabile, come mostrato in figura. Una delle due corde crea un angolo di 60° con la verticale che punta verso l’alto, mentre l’altra corda è orizzontale. Qual è il valore della tensione della corda orizzontale?
a) 10√3 N
b) 5√3 N
c) 1,25√3 N
d) 5 N
e) 10 N
Risoluzione:
Con riferimento alla figura sottostante, la forza peso di 5 N del corpo deve essere equilibrata da una forza che ha la stessa intensità (F1y = 5 N), la stessa direzione e verso opposto.
La forza F1y non è altro che la componente verticale della forza F1 esercitata dalla prima corda; dai teoremi sui triangoli rettangoli si ha:
⇓
F1 = F1y / (1/2) = 10 N
Affinchè vi sia equilibrio alla traslazione anche lungo l'asse x, la tensione della seconda corda dovra avere la stessa intensità della componente orizzontale della tensione della prima corda (stessa direzione e verso opposto):
⇓
F2 = 10 • (√3/2) = 5√3 N
La risposta corretta è, quindi, la b).
Quiz n. 8
Traccia:
Una ciclista accelera uniformemente a partire da una velocità iniziale di 3,0 m/s fino a raggiungere in 4,0 secondi una velocità finale di 5,0 m/s. Successivamente mantiene questa velocità per altri 6,0 secondi. Quale distanza è stata percorsa dalla ciclista durante i 10 secondi?
a) 31 m
b) 34 m
c) 62 m
d) 38 m
e) 46 m
Risoluzione:
Nella prima parte del percorso il ciclista si muove di moto rettilineo uniformemente accelerato; la sua accelerazione può essere ricavata dal rapporto tra la variazione di velocità e il tempo in cui tale variazione è avvenuta:
⇓
a = (5 - 3) / 4 = 0,5 m/s2
Lo spazio percorso in questa prima parte di tragitto si ricava dalla relazione:
⇓
s1 = 3•4 + (1/2)•0,5•42
⇓
s1 = 12 + 4 = 16 m
Nella seconda parte del tragitto il ciclista si muove di moto rettilineo uniforme alla velocità di 5 m/s, quindi nei restanti 6 secondi percorrerà:
⇓
s2 = 5•6 = 30 m
La distanza percorsa totale è stata quindi di:
La risposta corretta è, quindi, la e).
Quiz n. 9
Traccia:
Un blocco di polistirene ha un volume di 600 ml. Quale volume del blocco si trova al di sopra del liquido quando il blocco galleggia nel tetracloruro di carbonio? [densità del polistirene = 1060 kg/m3; densità del tetracloruro di carbonio = 1590 kg/m3]
a) 200 ml
b) 0 ml
c) 0,20 ml
d) 0,40 ml
e) 400 ml
Risoluzione:
Quando il blocco galleggia (condizione di equilibrio) la spinta di Archimede esercitata dal tetracloruro di carbonio sul blocco di polistirene è uguale alla forza peso del blocco stesso.
La spinta di Archimede vale:
dove df è la densità del fluido, g è l'accelerazione di gravità e Vf è il volume immerso (volume del fluido spostato dal blocco di polistirene).
La forza peso del blocco vale: Fpeso = m•g = dc • Vc • g, dove dc è la densità del corpo immerso e Vc il suo volume.
Uguagliando le due relazioni appena ottenute si ottiene il volume immerso del blocco:
⇓
Vf = (dc / df) • Vc
⇓
Vf = (1060/1590) • 600 = 400 ml
Il volume del blocco al di sopra del liquido si deduce invece dalla differenza:
La risposta corretta è, quindi, la a).
Quiz n. 10
Traccia:
Un’asta omogenea di estremità A e B ha una lunghezza di 6 m ed un peso di 150 N. Essa è sistemata su un supporto posizionato esattamente al centro. Un oggetto puntiforme dalla massa di 20 kg è adagiato ad una distanza di 1,5 m da A ed uno dalla massa di 4 kg è posizionato su B. A che distanza da B si deve posizionare un oggetto dalla massa di 10 kg affinché l’asta si trovi in equilibrio?
a) 4,2 m
b) 4,8 m
c) 1,2 m
d) 1,8 m
e) 1,5 m
Risoluzione:
Affinchè l'asta sia in equilibrio in posizione orizzontale, deve essere verificato l'equilibrio dei momenti delle forze peso calcolate rispetto al supporto posizionato al centro dell'asta (a 3 m dall'estremità A e a 3 m dall'estremità B).
Nel caso in esame il momento della forza peso a destra dell'asta (peso per distanza dal centro) è:
Il momento della forza peso a sinistra dell'asta è dato da:
che è evidentemente maggiore di quello a destra.
E' quindi necessario aggiungere a destra un peso di 10 kg a distanza "x" dal centro dell'asta tale che il suo momento sia esattamente uguale alla differenza dei momenti appena calcolati:
⇓
x = 1,8 m
Se 1,8 m è la distanza del peso di 10 kg dal centro dell'asta, la distanza dall'estremità B è data dalla differenza:
La risposta corretta è, quindi, la c).
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