Spazio dedicato soltanto all'argomento 08 di fisica!
Buongiorno, potrebbe spiegarmi il quesito 12 del quiz L08? Grazie.
@ u076 Buongiorno, il quiz 12 dell'argomento L08 è una comprensione del testo e il docente di logica è sicuramente più qualificato di me per spiegarlo. Nel caso ti fossi sbagliato e intendessi "F08" fammelo sapere che provvedo a rispondere il prima possibile.
Buona domenica!
@matteo-musso Si scusi mi sono confusa intendevo F08.
@ u076 buongiorno di nuovo, in effetti la spiegazione che viene riportata presenta dei numeri scorretti. Il ragionamento da seguire, tuttavia, è quello riportato: prima calcolo quanta energia serve per portare l'acqua a ebollizione e poi calcolo quanta acqua evapora con l'energia rimanente. In formule:
A) senza passare dalla formula generale, per definizione una caloria è la quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di un grammo d'acqua di un grado. Per cui, 1Kcal innalzerà la temperatura di 1Kg d'acqua di un grado. Dovendo innalzare 1Kg d'acqua di 20 gradi (da 80 a 100) mi serviranno 20 Kcal.
Di conseguenza, l'energia a disposizione rimanente sarà: $\Delta Q=127-20=107$ Kcal (e non 120 come suggerito dalla risposta del quiz).
B) a questa punto calcoliamo quanta acqua evapora con l'energia rimanente. La massa d'acqua che evapora sarà data da $\Delta Q=m \lambda$. Da cui si ricava: $m=\frac{\Delta Q}{\lambda}=\frac{107}{539}\simeq 0.2$Kg, cioè circa 200g.
Spero di aver chiarito, buon lavoro!
Buon giorno a tutti,
Come concordato ieri in aula, vi allego l'aggiornamento del pacchetto di slide per l'argomento fluidi. Vi chiedo scusa se nella versione stampata non è aggiornato, ma abbiamo fatto alcuni cambiamenti per adattarlo al nuovo programma del TOLC.
Come sempre, se avete dubbi, domande e perplessità non abbiate timore e chiedete pure!
Buona settimana e buono studio!
buongiorno, potrebbe spiegarmi questo quesito? grazie
@ u109 buongiorno,
per risolvere questo quesito dobbiamo notare che durante la trasformazione avvengono due processi distinti: inizialmente il blocco di ghiaccio si fonde passando dallo stato solido allo stato liquido e successivamente l'acqua viene riscaldata portando la sua temperatura da $0$ a $10^\circ C$.
Il calore totale $Q_{TOT}=188 kJ$ viene quindi in parte utilizzato per riscaldare l'acqua (secondo la legge $Q=mc\Delta T$) e in parte per fondere il ghiaccio ($Q=\lambda m$). Ora, per trovare $\lambda$, ossia il calore latente di fusione, è necessario calcolare il calore impiegato durante il passaggio di stato (sottraendo l'energia necessaria a scaldare l'acqua al calore totale):
$Q_{TOT}-mc\Delta T = 188kJ - 0.5 \times 4.18 \times 10 kJ = 167.1 kJ$.
Dopodiché, bisogna ricavare $\lambda$ dell'equazione del calore latente di fusione:
$\lambda = \frac{167.1 kJ}{m}= \frac{167.1 kJ}{0.5 kg}= 334.2 kJ/kg$.
Spero che sia chiaro, se ci sono dei dubbi fammi sapere!
buongiorno, potrebbe spiegarmi il quesito 293 della banca dati nuova? grazie
Buon giorno @ u109!
Ti chiedo scusa per il ritardo nella risposta. Ecco la soluzione al quiz 293 della nuova banca dati.
Una sfera di alluminio di diametro $16\, cm$ viene immersa in acqua. Sapendo che la densità dell’alluminio è $2,7\, g/cm^{3}$ e quella dell'acqua $1\, g/cm^{3}$, determinare l'entità della spinta di Archimede a cui è soggetta la sfera.
Per calcolare la spinta di Archimede, possiamo ricorrere alla sua formula:
$$F_{A} = \rho_{l} g V_{i}$$
dove $\rho_{l}$ è la densità del liquido, $g$ l'accelerazione di gravità terrestre e $V_{i}$ il volume immerso del corpo. Siccome il testo dice che la sfera è immersa, allora si può considerare tutto il volume della sfera per $V_{i}$. Si può quindi sostituire:
$$F_{A} = \rho_{l} g \frac{4}{3} \pi r^{3}$$
L'esercizio però fornisce il diametro della sfera, non il raggio, quindi occorre dividerlo per 2:
$$F_{A} = \rho_{l} g \frac{4}{3} \pi \left( \frac{d}{2} \right)^{3}$$
Infine occorre ricordarsi di convertire le unità di misure dei valori necessari, perché i newton sono $\frac{kg m}{s^{2}}$:
$$F_{A} = 1000 \frac{kg}{m^{3}} \times 9,81 \frac{m}{s^{2}} \times \frac{4}{3} \pi \left( \frac{16 \times 10^{-2} m}{2} \right)^{3} \simeq 10^{3} \times 10 \times \frac{4}{3} \times 3 \times \left( 8 \times 10^{-2} \right)^{3}$$
$$F_{A} = 10^{4} \times 4 \times 512 \times 10^{-6} \simeq 10^{-2} \times 4 \times 500 = 2000 \times 10^{-2} = 20 N $$
Nel calcolo ho fatto qualche approssimazione per difetto per facilitare i calcoli tenendo conto che non si può usare la calcolatrice. Di conseguenza, la risposta più vicina al valore trovato è $21,0\, N$, che è la risposta esatta.
Se la spiegazione non è sufficientemente chiara, scrivi pure per ulteriori domande!
A presto e buono studio!
Buongiorno, non capisco l’esercizio allegato
Buon giorno @ u111 !
L'esercizio presenta una fontana che spruzza acqua verticalmente fino ad un'altezza di $5\ m$, spruzzando $5\ kg$ di acqua al secondo. Assumendo un'efficienza del 100% (quindi tutta l'energia elettrica viene utilizzata per spruzzare l'acqua senza perdite), richiede di calcolare la potenza della pompa e la velocità di uscita dell'acqua.
Per risolvere questo esercizio, mi sono venuti in mente due modi diversi: te li scrivo entrambi, così in situazioni simili puoi utilizzare quello che preferisci.
Metodo 1
Partiamo dalla velocità di uscita dell'acqua, in modo da escludere la maggior parte delle opzioni. Il moto dell'acqua può essere visto come il moto di caduta di un grave e l'altezza massima dell'acqua verrà raggiunta quando la sua velocità sarà $0\ m/s$ (la velocità iniziale diminuisce con la quota perché rallentata dall'accelerazione di gravità che è nel verso opposto). Una volta raggiunta la quota massima, l'acqua riscenderà raggiungendo, a quota $0\ m$ la stessa velocità iniziale con cui era partita. Essendo il moto di caduta di un grave, possiamo ricavare la velocità di partenza dalle equazioni del moto o semplicemente ricordando la formula:
$$v = \sqrt{2 g h} = \sqrt{2 \times 10 \ \frac{m}{s^2} \times 5 \ m} = \sqrt{5^{2} \times 2^{2} \ \frac{m^2}{s^2}} = 10 \ \frac{m}{s}$$
Questo calcolo ci porta direttamente a dire che la risposta corretta è la C. In ogni caso, per calcolare la potenza, possiamo ricorrere alla formula generale della potenza meccanica:
$$P = \frac{L}{t} = \frac{F s}{t}$$
In questo caso, possiamo utilizzare come forza la forza peso, che occorre contrastare per raggiungere la quota di $5\ m$. Sostituendo:
$$P = \frac{F s}{t} = \frac{m g s}{t} = \frac{5 \ kg \times 10\ \frac{m}{s^2} \times 5\ m}{1 \ s} = 250\ W$$
Come tempo abbiamo utilizzato $1\ s$ perché la pompa ogni secondo deve utilizzare la potenza necessaria per sollevare i $5\ kg$ di acqua che escono e vengono sollevati di $5\ m$. Questo risultato inoltre ci conferma che la C è la risposta corretta.
Metodo 2
Un altro metodo è considerare la conservazione dell'energia meccanica:
$$U_{i} + K_{i} = U_{f} + K_{f} \qquad \rightarrow \qquad 0 + \frac{m v^2}{2} = m g h + 0$$
considerando come stato iniziale l'uscita dell'acqua dalla fontana e stato finale il raggiungimento dei $5\ m$ di quota dell'acqua. Anche in questo caso, possiamo partire dal calcolo della velocità, perché abbiamo tutto ciò che ci serve, partendo proprio dalla relazione lì sopra:
$$\frac{m v^2}{2} = m g h \qquad \rightarrow \qquad v = \sqrt{2 g h} = \sqrt{2 \times 10 \ \frac{m}{s^2} \times 5 \ m} = 10 \ \frac{m}{s}$$
E, come prima, otteniamo come risposta la C. Un metodo alternativo per calcolare la potenza dissipata, inoltre, è proprio considerare come energia una delle due tra energia potenziale e cinetica. A questo punto è indifferente quale delle due utilizzare, perché abbiamo abbastanza dati per entrambe, però è più prudente comunque ricorrere all'energia potenziale, i cui dati vengono tutti forniti nel quiz (in caso avessimo fatto qualche errore di conto con la velocità). Possiamo allora scrivere:
$$P = \frac{L}{t} = \frac{U}{t} = \frac{m g h}{t} = \frac{5 \ kg \times 10\ \frac{m}{s^2} \times 5\ m}{1 \ s} = 250\ W$$
In effetti, ricordando il teorema dell'energia cinetica abbiamo che
$$L = \Delta K$$
e invece per forze conservative si ha:
$$L = - \Delta U$$
In questo esercizio ho lasciato perdere il $\Delta$ perché, come abbiamo visto nell'equazione della conservazione dell'energia meccanica (la prima del metodo 2), $U_{i}$ è nulla, e quindi si otterrebbe:
$$P = \frac{L}{t} = \frac{- \Delta U}{t} = \frac{U_{i} - U_{f}}{t} = \frac{- U_{f}}{t} $$
possiamo trascurare il segno - perché semplicemente indica che il lavoro è svolto in opposizione alla forza che agisce, come abbiamo già detto nel metodo 1, siccome l'acqua viene mandata verso l'alto e la forza peso agisce verso il basso.
Spero che le spiegazioni siano state utili e siano chiare, in caso contrario non esitare a chiedere ulteriori chiarimenti!
Buona giornata e buono studio!
Grazie mille per la spiegazione super esaustiva!!