Verifica n°6-Statica dei Fluidi-Soluzioni-Fila A
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VERIFICA di Fisica - <strong>Soluzioni</strong><br />
1 Uno sciatore di massa 75,0 kg utilizza un paio di doposci ciascuno <strong>dei</strong> quali pesa 5,0 N ed ha un’area di 450 cm 2 .<br />
Calcola la forza totale premente sulla neve e la pressione esercitata dallo sciatore quando porta i doposci?<br />
Soluzione<br />
FPsciatore = m*g = 75,0 kg*9,81 N/kg = 736 N<br />
FP Totale= FPsciatore + FPdoposci= 736 N +2*5,0 N = 746 N<br />
P = F┴/Stotale = 746 N/ 900 cm 2 = 0,829 N/cm 2 = 8290 Pa<br />
2Considera la pressione che l’acqua esercita sulle pareti della diga rappresentata nella figura.<br />
Calcola la pressione alla profondità di 25 m e la forza che si esercita, per effetto dell’acqua, su una superficie di 2,0 m 2<br />
della diga alla stessa profondità<br />
Soluzione<br />
P = dH2O * g*h = 1030 kg/m 3 * 9,81 N/kg * 25 m = 250000 Pa (pressione esercitata dalla sola acqua)<br />
F = P*S = 250000 Pa * 2,0 m 2 = 500000 N<br />
3-Descrivi un’esperienza di laboratorio che illustri il principio di Pascal e risolvi il seguente esercizio:<br />
Un torchio idraulico è formato da due cilindri con pistoni di diametri 5,0 cm e 60,0 cm. Sul pistone piccolo agisce una<br />
forza di 600 N. Fai un disegno che rappresenti la situazione e rispondi alle seguenti domande:<br />
Quale peso si riesce a sollevare sul pistone grande?<br />
Qual è il guadagno della macchina?<br />
Volendo sollevare 21620 N, quale forza bisognerebbe esercitare sul pistone piccolo?<br />
Soluzione<br />
L’esercizio si può risolvere in diversi modi. Il modo che richiede meno calcoli è quello che prevede di elaborare la<br />
formula del torchio idraulico sostituendo al posto delle superfici <strong>dei</strong> pistoni la formula per l’area del cerchio.<br />
a) F1/S1 = F2/S2 → F1/πR1 2 = F2/ πR2 2 → F1/R1 2 = F2/ R2 2 (π si semplifica)<br />
→ F2 = R2 2 * (F1/R1 2 ) = (30,0 cm) 2 * 600 N/ (5,0 cm) 2 = 22000 N<br />
b) v = S2/S1 = πR2 2 / πR1 2 = π *900 cm 2 / π*25 cm 2 = 36 (vantaggio della macchina )<br />
c) Poiché il vantaggio è 36 allora per rispondere all’ultima domanda è possibile anche ragionare nel modo seguente:<br />
F1= F2/v = 21620 N / 36 =600 N<br />
<strong>Fila</strong> A<br />
d) Per quanto riguarda la domanda di laboratorio era possibile rispondere descrivendo una delle esperienze attinenti che<br />
gli studenti dovrebbero avere eseguito sul quaderno di laboratorio<br />
4-Appendendo un corpo ad un dinamometro la misura è 120 N. Se il corpo viene completamente immerso in acqua il<br />
dinamometro misura 100 N. Schematizza la situazione con un disegno.<br />
Calcola la spinta idrostatica ricevuta dal corpo.<br />
Calcola il volume del corpo<br />
Qual è la densità del corpo?<br />
Soluzione<br />
a) SA = Fpeso – F dinamometro quando il corpo è immerso = 120 N -100N = 20N<br />
b ) SA = d H2O * V immerso * g → Vimmerso = Vcorpo = SA / dH2O *g = 20 N / 1000 kg/m 3 * 9,81 N/kg = 2,0 * 10 -3 m 3<br />
c) d corpo = m/V con m = FP / g = 120 N / 9,81 N/kg = 12,2 kg<br />
( essendo la forza peso del corpo la forza misurata dal dinamometro quando il corpo NON è immerso). Quindi:<br />
d = 12,2 kg/ 2,0*10-3 m 3 = 6100 kg /m 3<br />
Nome……………………………Cognome……….…………………..Classe…………Data………..
TEST A SCELTA MULTIPLA<br />
(con motivazione)<br />
1 La pressione esercitata da una forza su una<br />
superficie raddoppia se:<br />
a parità di forza, raddoppia l’area della<br />
superficie<br />
a parità di superficie, la forza dimezza<br />
a parità di forza, l’area dimezza X<br />
raddoppiano sia la forza sia l’area<br />
E’ corretta la risposta C perché pressione ed area<br />
sono inversamente proporzionali a parità di forza<br />
applicata sulla superficie<br />
2 Un corpo completamente immerso in acqua sta<br />
fermo (cioè non affonda e non tende a tornare in<br />
superficie). Qual è la densità del corpo?<br />
1 kg/m 3<br />
981 N/m 3<br />
1000 kg/m 3 X<br />
9,81 N/kg<br />
E’ corretta la risposta C perchè dalla teoria sappiamo<br />
che un corpo completamente immerso in un liquido<br />
galleggia se la sua densità è uguale a quella del liquido<br />
3 In due vasi comunicanti vengono messi liquidi<br />
diversi (che non si mescolano) di densità<br />
d1 = 920 kg/m 3 e d2 = 1000 kg/m 3 . Se il primo<br />
liquido raggiunge una quota h1 = 5,0 cm rispetto<br />
alla loro superficie di separazione, qual è la quota<br />
raggiunta dal secondo liquido?<br />
4,6 m<br />
4,6 cm X<br />
5,0 cm<br />
non ci sono elementi sufficienti per rispondere<br />
E’ corretta la risposta B perché in due vasi comunicanti<br />
il liquido con densità maggiore deve avere un’altezza<br />
minore per esercitare la stessa pressione. In particolare<br />
d1*h1*g = d2 * h2*g → h2 = d1*h1/d2 = 4,6 cm<br />
<strong>Fila</strong> A<br />
4 Una bilancia a due bracci è in equilibrio quando ai<br />
suoi estremi appendiamo un oggetto di alluminio e<br />
uno di ferro, aventi la stessa massa. Il ferro è più<br />
denso dell’alluminio. Se i due oggetti vengono<br />
immersi in acqua, l’equilibrio viene mantenuto?<br />
sì, perché le forze si equilibrano<br />
sì, perché i corpi hanno la stessa massa<br />
no, perché la spinta idrostatica che riceve<br />
l’oggetto di alluminio è maggiore di quella<br />
che riceve l’oggetto di ferro X<br />
no, perché la spinta che riceve l’oggetto di<br />
ferro è maggiore di quella che riceve l’oggetto<br />
di alluminio<br />
E’ corretta la risposta C perché a parità di massa il<br />
corpo con densità minore occupa un volume<br />
maggiore e pertanto riceve anche una maggiore<br />
spinta di Archimede quando sono immersi in acqua<br />
5 Quale pressione esercita una colonna di mercurio<br />
alta 114 cm?<br />
0,5 atm<br />
1,0 atm<br />
1,5 atm X<br />
2 atm<br />
Ricordando dall’esperienza di Torricelli che 76 cm Hg<br />
equivalgono ad 1atm poichè 114 cmHg / 76 cmHg =<br />
1,5 allora la pressione equivalente è 1,5 atm<br />
6 A che cosa equivale 1 Pascal?<br />
a una atmosfera<br />
a circa 100000 atm<br />
a 76 cm di mercurio<br />
a 1 N/m 2 X<br />
Si tratta della definizione dell’unità di misura della<br />
pressione nel S.I. in base alla formula P = F┴/S (N/m 2 )<br />
Nome……………………………Cognome……….…………………..Classe…………Data………..