Fisica - Scuola secondaria di secondo gradoEnergiaConservazione dell'energiaConservazione dell'energia totale

F5 Energia, lavoro e calore

19 esercizi
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Fisica

Osserva la figura in cui una gru solleva a velocità costante un carico di mattoni; poi indica, tra le frasi seguenti, l'unica sbagliata.
A: La forza F esercitata dalla gru ha lo stesso modulo del peso del carico.
B: Il lavoro fatto dalla gru si determina con la formula L = F · s.
C: La forza F esercitata dalla gru ha la stessa direzione e lo stesso verso dello spostamento del carico.
D: La forza F esercitata dalla gru è costante.
E: Per determinare il lavoro fatto dalla gru bisogna conoscere il peso del carico e l'altezza complessiva della gru.
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Osserva la figura e completa il testo.
Nel caso rappresentato in figura, la forza F è quella esercitata dall'uomo che tiene sollevata la valigia e ha lo stesso modulo ________. Questa forza ha direzione ________ mentre lo spostamento della valigia è orizzontale. Il ________ della forza è uguale al prodotto tra il modulo dello spostamento e il ________ della componente della forza nella direzione ________: questa componente è nulla e quindi il lavoro è ________.
Posizionamento
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Osserva la figura, poi tra le frasi seguenti indica quelle sbagliate.
N.B. nel testo i vettori sono indicati in grassetto.
A: Il lavoro fatto da F è detto lavoro motore
B: Fs è la componente di F nella direzione perpendicolare allo spostamento.
C: In questo caso non si può usare il modulo di F nella formula L = F · s.
D: Per determinare il lavoro bisogna moltiplicare il modulo di Fs per quello di F.
E: Fs è il vettore indicato con il tratteggio nero nello schema in alto.
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Osserva la figura e scegli le affermazioni corrette.
A: La figura mostra un esempio in cui la forza F non ha la stessa direzione dello spostamento.
B: La figura mostra un esempio di lavoro resistente.
C: Il lavoro compiuto dalla forza è negativo, perché forza e spostamento hanno verso opposto.
D: Per calcolare il lavoro di F dobbiamo determinare la sua componente orizzontale.
E: Il lavoro compiuto dalla forza è positivo, perché forza e spostamento hanno la stessa direzione.
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Considera la formula L = m · g · h e scegli nel testo le alternative corrette.

Questa formula permette di calcolare ________ per spostare un oggetto di massa m da un punto a un altro, se ________ tra i due punti è h. La traiettoria seguita nello spostamento ________ sul lavoro da calcolare. Il prodotto m · g dà il modulo ________ dell'oggetto, quindi anche il modulo della forza da applicare per sollevarlo; forza applicata e ________ hanno stessa direzione e stesso verso, quindi è sufficiente moltiplicare il modulo della forza per h.
Completamento chiuso
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Devi caricare una cassa pesante sul pianale di un camion, che è alto 1 m rispetto al piano stradale. Puoi sollevare verticalmente la cassa e appoggiarla sul pianale, oppure spingerla lungo una rampa obliqua che collega la strada al pianale del camion. Per ciascuna delle seguenti frasi, indica se è vera o falsa.
A: In entrambi i casi devi applicare la stessa forza, perché essa non dipende dal percorso scelto.
B: Usando la rampa, devi applicare una forza minore, anche se per un tratto più lungo.
C: Se la cassa è molto pesante conviene sollevarla verticalmente dato che il percorso è più breve.
D: In entrambi i casi la forza che devi applicare ha la stessa direzione e lo stesso verso dello spostamento.
E: Senza la rampa devi applicare una forza uguale al peso della cassa, con la rampa ti basta uguagliare una componente del peso.
Vero o falso
1

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Per sollevare un masso dal suolo fino a una certa altezza è necessario compiere ________. Per esempio, è necessario che una persona o una macchina sviluppino ________ pari al peso del masso, affinché sia possibile sollevarlo verticalmente. Il lavoro così compiuto ________ perduto: questo lavoro ha ________ al masso energia ________. Questa energia a sua volta mette il masso in condizioni di compiere lavoro: se cade di nuovo verso il basso può piantare un palo nel terreno, oppure accartocciare la carcassa di un'automobile da rottamare.
Completamento chiuso
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Supponi di allungare una molla tirando un suo estremo con una forza, fino a provocarne un allungamento s. Tra le affermazioni seguenti indica l'unica sbagliata.
A: Come tutti i corpi elastici, la molla accumula energia quando subisce una deformazione.
B: La forza che devi applicare aumenta con l'allungamento progressivo della molla.
C: Per determinare il lavoro compiuto, puoi moltiplicare l'allungamento finale s per la forza che ha provocato questa deformazione.
D: In ogni istante durante la deformazione, forza applicata e spostamento hanno stessa direzione e stesso verso.
E: A causa del lavoro compiuto, la molla accumula energia potenziale elastica.
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Per ciascuna delle frasi seguenti indica se è vera o falsa.
A: L'energia cinetica di un corpo, in moto con una certa velocità, è pari al lavoro fatto sul corpo per far sì che partendo da fermo raggiunga quella velocità.
B: L'energia cinetica di un corpo è sempre proporzionale al quadrato della sua velocità.
C: Per ricavare la relazione Ecin = ½ · m · v2 si usa anche la legge oraria del moto uniformemente accelerato con partenza da fermo.
D: L'energia cinetica posseduta da un corpo in moto dipende dall'intensità della forza che lo ha accelerato fino a quella velocità.
E: A differenza dall'energia potenziale, l'energia cinetica di un corpo in moto non può essere utilizzata per compiere lavoro.
Vero o falso
1

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Una persona di massa m sale quattro piani di scale, arrivando all'altezza h rispetto al suolo. Per far questo compie il lavoro L = m · g · h. Salire gli scalini lentamente o velocemente non fa differenza: il tempo impiegato per la salita non modifica ________. Allora perché facendo le scale di corsa si arriva più stanchi? È cambiata ________ che abbiamo impiegato: questa grandezza indica il lavoro compiuto nell'unità di tempo, e si calcola dividendo il lavoro complessivo per il tempo in cui è stato fatto. Quindi fare un certo lavoro in un tempo minore comporta una potenza ________. L'unità di misura della potenza è il ________.
Completamento chiuso
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Osserva la figura che rappresenta la variazione dell'energia potenziale gravitazionale di un corpo in moto e scegli le affermazioni corrette.
A: Il grafico potrebbe rappresentare la variazione dell'energia potenziale gravitazionale di un corpo spinto una rampa in salita.
B: Non è possibile stabilire la direzione dello spostamento del corpo cioè se esso si muove al livello del suolo, se sta salendo o se sta scendendo.
C: L'energia potenziale gravitazionale del corpo si annulla quando esso ha percorso la distanza h.
D: Dal grafico si può dedurre che l'energia potenziale gravitazionale sta diminuendo mentre il corpo si muove
E: In base al grafico si può dedurre che l'energia potenziale gravitazionale è massima quando inizia il moto del corpo.
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Osserva la figura, che rappresenta la variazione dell'energia cinetica di un corpo in moto. Poi, tra le affermazioni successive indica l'unica sbagliata.
A: Dal grafico si deduce che la velocità del corpo sta sicuramente aumentando.
B: Dal grafico non possiamo dedurre se varia l'energia potenziale gravitazionale del corpo.
C: Il segmento di retta indica che il moto è sicuramente rettilineo uniforme.
D: Il grafico potrebbe rappresentare il moto di un corpo che sta accelerando, rimanendo sempre al livello del suolo.
E: Il grafico potrebbe rappresentare il moto di un corpo che sta scendendo dalla quota h fino al suolo.
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Osserva la figura e completa il testo scegliendo le alternative corrette.

Il grafico riporta l'andamento dell'energia ________ al variare della ________ del corpo. Se il segmento verde rappresenta la variazione dell'energia potenziale gravitazionale, allora il corpo si sta sicuramente muovendo verso ________; se invece rappresenta l'energia di un corpo che sale verso l'alto, allora lo stesso segmento verde indica la variazione dell'energia ________. Durante il moto di un corpo comunque ________ delle due forme di energia meccanica è costante, come indica il segmento rosso orizzontale.
Completamento chiuso
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Lanci una pallina verso l'alto e supponi che durante il suo moto si possa trascurare l'attrito con l'aria. La velocità della pallina che sale ________ e diminuisce la sua energia ________, che è ________ quando viene lanciata. Questa variazione è compensata da una variazione di energia ________, che ________ con il salire della pallina. Complessivamente, la somma delle due quantità di energia ________ durante tutto il moto. In particolare, nel punto di massima altezza, quando la velocità è ________, tutta l'energia cinetica iniziale si è trasformata in energia potenziale gravitazionale.
Posizionamento
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Un sasso di massa 1 kg sta in bilico sull'orlo di un dirupo, quando un colpo di vento lo fa cadere giù. Il dirupo è profondo 10 m. Considera il sasso in moto di caduta libera. Tra le frasi seguenti, indica quelle corrette (nei calcoli puoi approssimare l'accelerazione di gravità g a 10 m/s2).
A: L'energia meccanica totale del masso, durante tutta la caduta, vale circa 100 J.
B: Se il sasso fosse caduto da 20 m di altezza, la sua velocità finale sarebbe stata il doppio ma la sua energia totale sarebbe stata la stessa, perché la sua massa rimane uguale.
C: Quando il sasso si trova all'altezza di circa 6 m dal fondo raggiunge la velocità di 10 m/s.
D: Il masso tocca terra con l'energia cinetica di circa 100 J.
E: A 4 m dal fondo del dirupo , l'energia cinetica del sasso è circa 60 J.
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Un ciclista che sta viaggiando a una certa velocità smette di pedalare lungo un tratto piano di strada. Dopo poco si ferma, cioè la sua energia ________ si annulla. Questa diminuzione non è compensata da un corrispondente aumento di energia potenziale gravitazionale, dato che la quota del ciclista non è cambiata. In questo caso quindi l'energia ________ del ciclista non si è ________. La causa del rallentamento è l'attrito con l'aria e quello tra le ruote e l'asfalto. Dato che gli pneumatici si sono un po' riscaldati si può dire che l'energia cinetica persa si è ________ in energia ________, a causa del lavoro compiuto dalle forze di attrito.
Posizionamento
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Una pallina viene lasciata cadere da una certa altezza. Misurando la velocità finale della pallina si trova che l'energia cinetica con cui tocca il suolo è diversa dall'energia potenziale gravitazionale iniziale. Tra le affermazioni seguenti indica l'unica corretta.
A: Modificando il punto di caduta si trova l'altezza che consente di verificare il principio di conservazione dell'energia.
B: Visti i risultati ottenuti, il moto della pallina può essere considerato di caduta libera.
C: Deve essere stato fatto un errore di misura o di calcolo perché non si può contraddire il principio di conservazione dell'energia meccanica.
D: L'energia cinetica della pallina quando raggiunge il suolo è in ogni caso maggiore di quella potenziale gravitazionale iniziale.
E: I risultati ottenuti si interpretano considerando che la caduta avviene nell'aria.
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Osserva la figura, che rappresenta l'apparecchiatura usata da Joule nel suo esperimento sull'equivalente meccanico del calore, e scegli le affermazioni corrette.
A: Joule determinò l'energia meccanica "persa" con la caduta dei pesi e quella termica acquistata dall'acqua.
B: Sviluppando i calcoli a partire dai dati riscontrati da Joule si ha che 4,17 calorie di energia termica corrispondono a 1 J di energia meccanica.
C: Joule non aveva necessità di conoscere la massa d'acqua contenuta nel recipiente.
D: L'energia potenziale "persa" dai pesi si trasforma in energia termica a causa dell'attrito tra le pale del mulinello e l'acqua
E: Il termometro serviva a misurare l'aumento di temperatura dell'acqua.
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A: Sulla base dei dati riscontrati da Joule nel suo esperimento si ricava il fattore 4,17 J/cal: la quantità di energia meccanica "persa" con la discesa dei pesi era pertanto 4,17 volte maggiore della quantità di calore ricevuta dall'acqua.
B: Il calore può essere espresso sia in calorie sia in joule: a partire dai calcoli di Joule, per convertire in calorie un dato espresso in joule occorre dividere per il fattore 4,17.
C: L'energia totale del sistema predisposto da Joule si conserva.
D: L'esperimento condotto da Joule servì a dimostrare il principio di conservazione dell'energia meccanica.
E: L'apparecchiatura usata da Joule è un esempio di macchina termica, perché trasforma calore in lavoro.
Vero o falso
1

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