Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Energia Conservazione dell'energia Conservazione dell'energia meccanica

Energia e quantità di moto

29 esercizi

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Fisica

Una forza F è applicata su un oggetto che subisce uno spostamento s. Il vettore forza e il vettore spostamento sono separati da un angolo θ. Quale delle seguenti affermazioni descrive correttemente tutte le condizioni in cui la forza produce un lavoro nullo?

A: O la forza è nulla, o è nullo lo spostamento, o l'angolo vale 180°.

B: O la forza è nulla, o l'angolo vale 90°.

C: O la forza è nulla, o è nullo lo spostamento.

D: O la forza è nulla, o è nullo lo spostamento, o l'angolo vale 90°.

E: O lo spostamento è nullo, o l'angolo vale 90°.

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Fisica

Un magazziniere sta spingendo una cassa sul pavimento per 20 m applicando una forza di 3,0 N parallela allo spostamento. Qual è il lavoro compiuto dal magazziniere?
L = ________ J

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Fisica

Due automobili identiche viaggiano con velocità di modulo uguale. Una delle due è diretta a est, mentre l'altra è diretta a nord, come illustra il disegno. Quale delle seguenti affermazioni sulle energie e le quantità di moto delle auto è vera?

A: Hanno energie cinetiche differenti e quantità di moto identiche.

B: Hanno energie cinetiche identiche e quantità di moto differenti.

C: Hanno energie cinetiche e quantità di moto identiche.

D: Hanno energie cinetiche e quantità di moto differenti.

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Fisica

Un'automobile di massa 1650 kg viaggia a 27,0 m/s. A che velocità dovrebbe correre un ciclista, la cui massa complessiva (bicicletta compresa) è 91,0 kg, per avere la stessa energia cinetica dell'auto? Scrivi il risultato utilizzando tre cifre in totale (es., 12,3 o 123).

v = ________ m/s

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Fisica

Una particella è sottoposta all'azione di due forze, F₁ ed F₂. Di conseguenza, il modulo della velocità della particella aumenta.
Quale delle seguenti affermazioni NON è compatibile con la situazione descritta?

A: Il lavoro fatto da ciascuna forza è positivo.

B: Il lavoro fatto da F₁ è positivo e il lavoro fatto da F₂ è nullo.

C: Il lavoro fatto da ciascuna forza è negativo.

D: Il lavoro fatto da F₁ è nullo e il lavoro fatto da F₂ è positivo.

E: Il lavoro fatto da F₁ è positivo e il lavoro fatto da F₂ è negativo.

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Fisica

Un'atleta specialista del salto in alto, dopo avere superato l'asticella, ricade sul materasso ad aria che rallenta e ferma la caduta. Se l'atleta fosse caduta direttamente sul suolo rigido della pista, il tempo di arresto sarebbe stato molto più breve. Usando il teorema dell'impulso come guida, determina quale delle seguenti affermazioni è vera.

A: Il materasso esercita sulla saltatrice un impulso maggiore del suolo nudo e una forza totale media minore.

B: Il materasso esercita sulla saltatrice lo stesso impulso del suolo nudo, ma una forza media totale maggiore.

C: Il materasso esercita sulla saltatrice un impulso e una forza totale media minori del suolo nudo.

D: Il materasso esercita sulla saltatrice un impulso e una forza totale media maggiori del suolo nudo.

E: Il materasso esercita sulla saltatrice lo stesso impulso del suolo nudo, ma una forza media totale minore.

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Fisica

Stabilisci quali delle seguenti affermazioni sono vere e quali false.

A: Forza e spostamento producono sempre un lavoro non nullo, tranne quando sono vettori perpendicolari.

B: Se il vettore forza e il vettore spostamento non hanno la stessa direzione, per calcolare il lavoro devo moltiplicare la componente del vettore forza perpendicolare allo spostamento per il modulo dello spostamento.

C: Forza e spostamento producono un lavoro non nullo solo quando sono vettori paralleli.

D: Se il vettore forza e il vettore spostamento non hanno la stessa direzione, per calcolare il lavoro devo moltiplicare la componente del vettore forza parallela allo spostamento per il modulo dello spostamento.

E: Il lavoro è negativo quando il valore dello spostamento è negativo.

Vero o falso

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Fisica

Una pallina è fissata a un capo di uno spago che è legato, all'altro capo, a un anello P sporgente dal soffitto. Come mostra il disegno, la pallina è lanciata in avanti dal punto A, con una velocità iniziale v₀. Dopo una traiettoria di forma circolare, la pallina rallenta e si ferma nel punto B.
Che cosa rende possibile alla pallina raggiungere il punto B che è più in alto di A?
Trascura gli attriti e la resistenza dell'aria.

A: Il lavoro fatto dalla tensione dello spago.

B: L'energia cinetica iniziale della pallina.

C: L'energia potenziale gravitazionale iniziale della pallina.

D: Il lavoro fatto dalla forza gravitazionale.

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Fisica

I due oggetti rappresentati nel disegno si muovono inizialmente in direzioni opposte. Entrambi poggiano su una superficie priva di attrito, e non subiscono quindi l'effetto di forze esterne. I due blocchi entrano in collisione e quindi si allontanano l'uno dall'altro. Quale dei seguenti insiemi di valori della quantità di moto dei due oggetti, prima e dopo l'urto, è fisicamente possibile?
Legenda: q, quantità di moto; ₁ e ₂, indici relativi al primo e al secondo blocco rispettivamente; _p e _d, indici relativi al moto prima e dopo l'urto rispettivamente.

A: q_1,p = +6 kg m/s; q_2,p = -14 kg m/s;
q_1,d = -6 kg m/s; q_2,d = +14 kg m/s.

B: q_1,p = +12 kg m/s; q_2,p = -28 kg m/s;
q_1,d = -8 kg m/s; q_2,d = -10 kg m/s.

C: q_1,p = +16 kg m/s; q_2,p = -6 kg m/s;
q_1,d = +4 kg m/s; q_2,d = +10 kg m/s.

D: q_1,p = +12 kg m/s; q_2,p = -2 kg m/s;
q_1,d = -4 kg m/s; q_2,d = +14 kg m/s.

E: q_1,p = +16 kg m/s; q_2,p = -16 kg m/s;
q_1,d = +8 kg m/s; q_2,d = +12 kg m/s.

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Fisica

Un modellino di auto (0,50 kg) corre su una pista senza attriti e ha un'energia cinetica iniziale di 2,2 J, come mostra il disegno. I numeri sotto ciascuna collina indicano l'altezza della vetta. Quali colline è in grado di superare il modellino?

A: A, B, C, D ed E

B: A, B e C

C: A e B

D: A

E: A, B, C e D

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Fisica

Una mongolfiera sollevata da terra di 11,0 m si sta ulteriormente alzando alla velocità di 7,00 m/s. Una palla viene lanciata orizzontalmente dalla cesta della mongolfiera a una velocità di 9,00 m/s. Ignora gli attriti e la resistenza dell'aria e trova il modulo della velocità della palla nel momento in cui tocca il suolo.

A: 18,6 m/s

B: 21,7 m/s

C: 14,7 m/s

D: 17,2 m/s

E: 16,3 m/s

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Fisica

Partendo da fermo dall'alto di uno scivolo ad acqua, un bimbo discende e accelera lungo la rampa e infine cade in una piscina ai piedi dello scivolo alla velocità di 5,00 m/s. Accanto al primo, esiste un secondo scivolo alto esattamente il doppio. A che velocità precipita nella piscina il bambino alla fine di una caduta dal secondo scivolo? Ignora l'attrito e la resistenza dell'aria e dell'acqua degli scivoli. Scrivi il risultato con tre cifre in totale (es. 4,56).

v_f = ________ m/s

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Fisica

La potenza di un sistema fisico:

A: è una grandezza scalare.

B: è uguale al rapporto tra la forza applicata e l'intervallo di tempo durante il quale è stata applicata.

C: ha come unità di misura il watt che corrisponde al joule al secondo.

D: ha come unità di misura il watt che corrisponde al joule per secondo.

E: è una grandezza vettoriale.

F: è uguale al rapporto tra il lavoro compiuto e l'intervallo di tempo impiegato per compierlo.

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Fisica

La quantità di moto di un sistema di oggetti si conserva se il sistema è isolato. Quale dei seguenti sistemi può essere considerato isolato?
1: Una palla lasciata cadere dalla cima di un palazzo. Il sistema è composto dalla sola palla.
2: Una palla lasciata cadere dalla cima di un palazzo. Il sistema composto dalla palla e dalla Terra.
3: Una palla da biliardo che urta una seconda palla su un tavolo completamente privo di attrito. Il sistema è composto dalla sola palla.
4: Un'automobile che rallenta e si ferma in panne nella corsia di emergenza. Il sistema è composto dalla sola auto.
5: Una sonda spaziale che si muove nello spazio dove la gravitazione e le altre forze sono trascurabili. Il sistema è composto dalla sola sonda.

A: Solo il sistema 5 è isolato.

B: Solo i sistemi 1 e 3 sono isolati.

C: Solo i sistemi 3 e 5 sono isolati.

D: Solo i sistemi 2 e 5 sono isolati.

E: Solo i sistemi 4 e 5 sono isolati.

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Una molla di costante elastica k = 46 N/m viene accorciata di 6,0 cm. Qual è l'energia potenziale elastica accumulata dalla molla?
U_el = ________J

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Fisica

Stabilisci quali delle seguenti affermazioni sono vere e quali false.

A: L'energia cinetica di un oggetto di massa m che si muove con velocità v è 1/2 mv.

B: Energia cinetica e lavoro hanno la stessa unità di misura.

C: L'energia cinetica di un oggetto di massa m che si muove con velocità v è 1/2 mv².

D: L'energia potenziale gravitazionale posseduta da un oggetto di massa m posto ad un'altezza h rispetto al livello scelto come riferimento è 1/2 mgh.

E: L'energia potenziale gravitazionale posseduta da un oggetto di massa m posto ad un'altezza h rispetto al livello scelto come riferimento è mgh.

Vero o falso

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Fisica

La potenza richiesta da un fucile per accelerare un proiettile dalla condizione di riposo alla velocità di espulsione v in un tempo t è 43,0 W. Che potenza serve per accelerare lo stesso proiettile dalla condizione di riposo alla velocità espulsione 2 v in un tempo ½ t? Scrivi il risultato utilizzando tre cifre in totale (es. 123 o 12,3).

P = ________ W

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Fisica

Durante il servizio, una pallina da tennis è accelerata dalla condizione di riposo fino alla velocità di 45,0 m/s. La potenza media generata durante il movimento è 2920 W. Assumendo che l'accelerazione della pallina sia costante per tutto il servizio, trova la forza che agisce sulla pallina.
Scrivi il risultato utilizzando tre cifre in totale (es. 123 o 12,3).

F = ________ N

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Fisica

Completa le seguenti frasi scegliendo le parole mancanti nella lista di parole date.
La legge di conservazione dell'energia ________ afferma che in assenza di ________ l'energia meccanica di un corpo E = K + U rimane ________.
Mentre la loro ________ si ________ in qualunque punto del moto, l'energia cinetica e l'energia potenziale possono trasformarsi una nell'altra.

Posizionamento

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Fisica

L'energia meccanica di un oggetto di massa m che si muove con velocità v è K = 1/2 m²v².
L'unità di misura SI dell'energia cinetica è la stessa del lavoro, cioè il newton .
Come il lavoro, anche l'energia cinetica è una grandezza vettoriale . Esiste però un'importante differenza: contrariamente al lavoro, l'energia cinetica di un oggetto può essere negativa.

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Un modellino di aereo di massa 3,00 kg vola con una velocità che ha una componente di 5,00 m/s verso est e una di 8,00 m/s verso nord. Quanto vale l'energia cinetica del modellino?

A: 96 J

B: 254 J

C: 134 J

D: 38 J

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Sei atleti hanno la massa (espressa in multipli di m₀), il modulo della velocità (espresso in multipli di v₀) e la direzione di moto che sono indicati nella tabella. Quale coppia di atleti ha la stessa quantità di moto?

A: D ed F

B: B e C

C: A e C

D: A ed E

E: C e D

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Fisica

Prelevi dalla mensola della tua camera alta 165 cm una cassa del tuo stereo e la depositi a terra, con un movimento regolare a velocità costante, compiendo un lavoro di - 56,0 J. Qual è la massa della cassa?
m = ________ kg

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Un'atleta specialista di salto in alto, supera l'asticella e raggiunge una velocità di -6.00 m/s immediatamente prima di affondare nel materasso ad aria. La massa della saltatrice è 54.0 kg. Quali sono il modulo e il verso dell'impulso che il materasso esercita sull'atleta? Assumi che il verso positivo sia quello rivolto in alto. Scrivi la tua risposta utilizzando tre cifre in totale (es., +12,3 o -123).

I_vert = ________ kg m/s

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Una particella si muove lungo l'asse +x e il grafico ne mostra la quantità di moto p in funzione del tempo t. In ciascuna delle quattro regioni, è applicata una forza diversa (eventualmente nulla) alla particella. In quale regione il modulo della forza applicata è più grande e in quale è più piccolo?

A: A (maggiore), C (minore).

B: A (maggiore), D (minore).

C: C (maggiore), B e D (minore).

D: C (maggiore), A (minore).

E: B (maggiore), D (minore).

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Un ragazzo tira uno slittino per 60 m lungo una strada pianeggiante con una forza di 47 N che forma un angolo di 45° con il terreno. Quanto vale il lavoro compiuto dal ragazzo? (Scrivi il risultato utilizzando 4 cifre).
L = ________ J

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Un ciclista sta correndo alla velocità di 19,0 m/s ad un'altezza di 55,0 m sopra il livello del mare, quando inizia a scendere lungo un pendio. La massa del ciclista e quella della bicicletta unite valgono 88,0 kg. Puoi utilizzare il livello del mare come livello zero dell'energia potenziale gravitazionale. Trascurando gli attriti e la resistenza dell'aria, quanto vale l'energia meccanica totale quando il ciclista raggiunge l'altezza di 25,0 m sopra il livello del mare?

A: 4,74 x 10⁴ J

B: 6,33 x 10⁴ J

C: 4,18 x 10⁴ J

D: 1,59 x 10⁴ J

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Fisica

Due oggetti subiscono una collisione elastica.
Quale dei seguenti insiemi di valori dell'energia cinetica dei due oggetti, prima e dopo l'urto, è fisicamente possibile?
Legenda: K, energia cinetica; ₁ e ₂, indici relativi al primo e al secondo oggetto rispettivamente; _p e _d, indici relativi al moto prima e dopo l'urto rispettivamente.

A: K_1,p = 8 J; K_2,p = 6 J; K_1,d = 10 J; K_2,d = 4 J.

B: K_1,p = 3 J; K_2,p = 8 J; K_1,d = 2 J; K_2,d = 6 J.

C: K_1,p = 15 J; K_2,p = 0 J; K_1,d = 10 J; K_2,d = 9 J.

D: K_1,p = 8 J; K_2,p = 6 J; K_1,d = 16 J; K_2,d = -2 J.

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Due oggetti subiscono una collisione unidimensionale completamente anelastica. La forza esterna totale agente su di essi è zero.
Quale dei seguenti insiemi di valori della quantità di moto e dell'energia cinetica degli oggetti che costituiscono il sistema, prima e dopo l'urto, è fisicamente possibile?
Legenda: q, quantità di moto; K, energia cinetica; ₁ e ₂, indici relativi al primo e al secondo blocco rispettivamente.

A: Prima: q₁ = +8 kg m/s; q₂ = -2 kg m/s; K₁ = 5 J; K₂ = 7 J. Dopo: q = +6 kg m/s; K = 12 J.

B: Prima: q₁ = +6 kg m/s; q₂ = 0 kg m/s; K₁ = 15 J; K₂ = 0 J. Dopo: q = +8 kg m/s; K = 9 J.

C: Prima: q₁ = -3 kg m/s; q₂ = +4 kg m/s; K₁ = 1 J; K₂ = 6 J. Dopo: q = +1 kg m/s; K = 4 J.

D: Prima: q₁ = 0 kg m/s; q₂ = -8 kg m/s; K₁ = 3 J; K₂ = 8 J. Dopo: q = -8 kg m/s; K = 11 J.

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