Fisica - Scuola secondaria di secondo grado I principi della dinamica Il secondo principio della dinamica Il secondo principio: enunciato

5. I principi della dinamica

20 esercizi

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Fisica

Tra le seguenti frasi relative alle forze che agiscono su un corpo indica quelle corrette.

A: Un paracadutista scende verticalmente a velocità costante: la sua forza peso è equilibrata dalla resistenza dell'aria che si oppone alla discesa del paracadute.

B: Un libro appoggiato su un tavolo sta fermo perché su di esso non agisce alcuna forza.

C: Un ciclista accelera lungo una strada rettilinea: la forza che egli imprime ai pedali (e che spinge la bicicletta) è maggiore degli attriti complessivi con l'aria e con la strada.

D: Una pattinatrice si lascia scivolare sul ghiaccio senza spingersi: dopo un po' si ferma, perché le forze verticali prevalgono su quelle orizzontali.

E: Una slitta tirata da una muta di cani si muove di moto rettilineo uniforme: la spinta dovuta ai cani uguaglia in modulo l'attrito complessivo con l'aria e con la neve.

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Se su un corpo agiscono nella stessa direzione forze che hanno ________, allora il corpo è fermo o si muove con ________ costante. Se invece ________ agenti sul corpo danno una risultante diversa da zero, allora la velocità dell'oggetto ________ nel tempo.
Vale anche il viceversa: osservando il tipo ________ di un corpo si hanno informazioni sulle forze che agiscono su di esso. Infatti, se il moto è rettilineo uniforme allora la risultante delle forze applicate è zero; se compare una accelerazione (o una decelerazione) allora ci sono forze non equilibrate.

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Tra le frasi seguenti, riguardanti i fenomeni che accompagnano la brusca frenata di un'automobile, indica l'unica sbagliata.

A: La cintura di sicurezza protegge il passeggero dalle inevitabili conseguenze del primo principio della dinamica.

B: Quando un'automobile decelera, la forza che frena il mezzo è applicata direttamente anche ai passeggeri.

C: I passeggeri tendono a procedere per inerzia con la velocità che l'automobile ha all'inizio della frenata.

D: La cintura di sicurezza serve per vincolare il passeggero al sedile.

E: I passeggeri si sentono spinti in avanti, ma in realtà è l'auto che frena sotto di loro.

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Quali delle frasi seguenti riguardanti il moto di un corpo in assenza di attrito sono corrette?

A: Se si applica la stessa forza costante a corpi diversi, le conseguenti accelerazioni sono inversamente proporzionali alle masse dei corpi.

B: Se applichiamo una forza costante a un corpo, questo si muove di moto uniformemente accelerato.

C: Se due corpi si muovono con la stessa accelerazione, allora su di essi agisce sicuramente la stessa forza.

D: Una forza costante applicata a un corpo ne determina il moto con velocità costante.

E: L'accelerazione prodotta su un corpo è direttamente proporzionale alla forza a esso applicata.

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Una forza di modulo F, applicata a un corpo di massa 4 kg determina il moto del corpo con un'accelerazione di 3 m/s². Per ciascuna delle frasi seguenti, indica se è vera o falsa.

A: La stessa forza, applicata a un oggetto di massa 6 kg, imprime un'accelerazione di 2 m/s².

B: Il modulo della forza applicata F vale 12 N.

C: Una forza con modulo pari a 3 F imprime al corpo di massa 4 kg l'accelerazione di 9 m/s².

D: La forza F imprime a un corpo un'accelerazione di 10 m/s²; ne consegue che il corpo deve avere massa pari a 120 kg.

E: Per dimezzare l'accelerazione del corpo di massa 4 kg bisogna raddoppiare la forza F.

Vero o falso

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Dopo aver osservato la figura indica quali tra le frasi seguenti sono corrette.

A: Se m è la massa complessiva del carrello, il modulo della sua accelerazione a si trova con la relazione a = (F + F_a)/m, dove F + F_a è la somma dei moduli delle forze che agiscono in direzione orizzontale.

B: Poiché il carrello non accelera verticalmente, la risultante delle forze in questa direzione deve essere nulla.

\vec{R}

rappresenta la forza di attrito dovuta al contatto tra il pavimento e le ruote del carrello.

D: L'intensità della forza peso è identica all'intensità della forza

\vec{R}

E: La risultante delle quattro forze che agiscono sul carrello ha direzione orizzontale e modulo F – F_a.

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La massa ________ di un corpo è la proprietà dell'oggetto che determina ________ tra la Terra (o un altro pianeta) e il corpo, ovvero è la proprietà che causa ________ del corpo. La massa ________, invece, è quella che compare nella definizione del secondo principio della dinamica ed esprime il fatto che ogni corpo, soggetto a ________, accelera a seconda di quanto vale ________. Misurazioni molto accurate hanno consentito di stabilire che i valori di queste due grandezze sono comunque uguali.

Posizionamento

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Tra le seguenti affermazioni riguardanti l'unità di misura della forza indica l'unica corretta.

A: Se l'accelerazione di un oggetto di massa 1 kg vale 1m/s², sull'oggetto agisce un'unica forza di 1 N.

B: Una forza di 1 N imprime a un oggetto di peso 1 kg un'accelerazione di 1 m/s².

C: La definizione del newton (N), secondo il Sistema Internazionale, deriva dal primo principio della dinamica.

D: Il newton è l'unità di misura della forza: il peso di un oggetto di massa 1 kg è di 1N.

E: Se un oggetto di massa 1 kg accelera con a = 1 m/s², la risultante delle forze che agiscono sull'oggetto ha modulo 1 N.

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La relazione esprime la legge di gravitazione universale e si riferisce alla forza di attrazione tra due corpi. Per ciascuna delle frasi seguenti, indica se è vera o falsa.

A: La forza di gravitazione si manifesta solo tra due corpi con massa molto elevata, come per esempio i pianeti.

B: Per il principio di azione e reazione, il modulo della forza è lo stesso su entrambi i corpi.

C: Il modulo F è inversamente proporzionale alla distanza tra le masse dei due corpi.

D: La forza agisce lungo la linea che congiunge i centri di gravità dei due corpi.

E: Se i due corpi sono la Terra e un oggetto, la formula esprime solo la forza esercitata dall'oggetto sulla Terra; quella esercitata dalla Terra sull'oggetto è molto più grande.

Vero o falso

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Un oggetto si dice in caduta libera quando si muove soggetto solo ________. Dalla legge di gravitazione universale si deduce che il peso dell'oggetto ________ sua distanza dal centro della Terra. Durante la caduta questa distanza cambia, ma varia comunque in modo trascurabile considerando ________ della Terra; quindi, possiamo ritenere il peso una forza costante. Ne consegue che il moto dell'oggetto ha ________ costante. Dal ________ principio della dinamica sappiamo anche che la direzione del moto è quella del peso, cioè la direzione verticale.

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Tra le frasi seguenti, riguardanti la caduta di un corpo, indica quelle corrette.

A: Due fogli di carta uguali, uno dei quali accartocciato, vengono lasciati cadere contemporaneamente da una certa altezza: entrambi arrivano insieme a terra, perché hanno lo stesso peso.

B: Tutti i corpi, indipendentemente dalla loro massa e dalla loro forma, cadono con la stessa accelerazione.

C: Ogni corpo che cade nell'atmosfera si muove di moto rettilineo uniformemente accelerato e la sua accelerazione è quella di gravità.

D: Su ciascun corpo in caduta agisce una forza peso che, in assenza di aria, determina un'accelerazione costante del corpo stesso.

E: In presenza di aria non è corretto parlare di un corpo in caduta libera.

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Il ________ principio della dinamica spiega che ________ si manifestano sempre a coppie: dall'interazione tra un oggetto e la Terra si originano due forze che tendono a far avvicinare i due corpi tra loro. Chiamiamo ________ la forza che agisce sull'oggetto, ma tendiamo a dimenticarci di quella che agisce sulla Terra: essa ha esattamente lo stesso ________ del peso. Così come un sasso cade sulla Terra, nello stesso modo la Terra "sale" verso l'oggetto. Ma questo appare in contraddizione con l'esperienza. Il fatto è che ________ dei due corpi sono molto diverse. Consideriamo per esempio un libro (m = 1 kg) e la Terra (m = 6 · 10²⁴ kg): la stessa forza produrrà sulla Terra, per il ________ principio della dinamica, una accelerazione 10²⁴ volte minore di quella prodotta sul libro. Ecco perché possiamo continuare a dire che la Terra sta ferma e il libro cade.

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Supponi di spingere una cassa pesante posta sul pavimento e indica, per ciascuna delle frasi seguenti, se è vera o falsa.

A: L'attrito tra la cassa e il pavimento si manifesta solo nel momento in cui la cassa si mette in moto.

B: La forza di attrito tra la cassa e il pavimento aumenta progressivamente finché la cassa non si mette in moto.

C: La forza di attrito statico corrisponde al massimo valore raggiungibile dal modulo della forza di attrito tra la cassa e il pavimento.

D: Se spingi la cassa con una forza con modulo minore del valore dell'attrito statico, la cassa rimane ferma perché la risultante delle forze su di essa è zero.

E: La forza di attrito tra cassa e pavimento agisce anche in assenza di forze che tendono a muovere la cassa: è sufficiente che le due superfici siano a contatto.

Vero o falso

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Tra le seguenti frasi riguardanti le forze di attrito, indica l'unica sbagliata.

A: Una bilia lanciata lungo una pista orizzontale viene rallentata dalle forze di attrito fino a fermarsi.

B: La forza di attrito statico ha modulo maggiore di quella di attrito dinamico.

C: Le forze di attrito dipendono anche dalla forza che agisce tra le due superfici una sull'altra (per un oggetto appoggiato su un piano orizzontale, questa forza è il peso dell'oggetto).

D: Le forze di attrito possono essere minimizzate rendendo lisce il più possibile le superfici a contatto.

E: Ogni materiale è caratterizzato da due coefficienti di attrito, quello statico e quello dinamico

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F_ad = k · F_A
La forza di attrito radente si sviluppa quando un oggetto ________ sopra una superficie; si tratta di una forza di attrito ________. La lettera k nella relazione indica ________ di attrito tra i due particolari materiali che compongono l'oggetto e la superficie. Invece F_A è la forza che ________: essa è ________ alla superficie.

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Osserva la figura e indica se le seguenti frasi sono vere o false.

A: La figura rappresenta un oggetto in moto con traiettoria circolare.

B: Il vettore azzurro rappresenta la velocità tangenziale dell'oggetto.

C: Il vettore verde che rappresenta l'accelerazione centripeta dell'oggetto modifica costantemente il modulo della velocità tangenziale.

D: Il vettore rosso è la forza, diretta verso il centro della traiettoria, che dà origine all'accelerazione centripeta.

E: Se il modulo della forza centripeta aumenta il modulo della velocità tangenziale diminuisce.

Vero o falso

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Un'automobile, dopo un tratto rettilineo, percorre una curva. L'attrito tra ruote a asfalto genera ________ una forza diretta verso il centro della curva, che però non agisce anche ________. Per questo motivo il passeggero a fianco del conducente, per il principio di inerzia, tende a proseguire il suo moto in ________, mentre la macchina viene forzata a percorrere una ________. Per questo motivo il passeggero si sente schiacciare verso lo sportello da una forza che agisce ________: in realtà è invece lo sportello che va addosso alla persona. Il conducente invece risente meno di questa ________ perché, tenendo stretto il volante, è più vincolato all'automobile.

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Tra le frasi seguenti, che si riferiscono alla figura, indica quali sono vere e quali false.

A: Mentre la porta si sta chiudendo, ogni suo punto descrive un arco di circonferenza.

B: Le mani della persona costituiscono il vincolo attorno al quale avviene la rotazione.

C: Se la persona spostasse le mani verso sinistra, più lontano dai cardini, la forza necessaria per chiudere la porta diminuirebbe.

D: L'effetto prodotto sulla porta dalla forza applicata dalla persona dipende solo dal modulo della forza.

E: La porta compie un moto di rotazione attorno all'asse passante per i cardini.

Vero o falso

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L'altalena è in equilibrio, quindi i ________ delle due forze sono uguali in modulo. Se i bambini volessero far abbassare l'altalena verso destra (dalla parte del bambino 2), il bambino 1 dovrebbe ________ centro dell'altalena, in modo da far ________ il suo ________. Viceversa, per abbassare l'altalena verso sinistra, il bambino 2 potrebbe togliersi le scarpe: in questo modo il suo ________ diminuirebbe e quindi diminuirebbe anche il suo momento.

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Tra le frasi seguenti, che si riferiscono alla figura, indica l'unica sbagliata.

A: Il fulcro della leva è il punto in cui l'asta tocca il masso.

B: Il momento della potenza è maggiore del momento della resistenza.

C: Utilizzando la leva come nella figura, la potenza da impiegare risulta inferiore alla resistenza.

D: La leva è vantaggiosa perché il braccio della potenza è maggiore del braccio della resistenza.

E: Con l'uso della leva si ottiene un grande momento della potenza minimizzando il modulo di questa forza.

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