Energia e principi di conservazione

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.

• Circa 10 m/s

• Circa 8 m/s

• Circa 7 m/s

• Circa 20 m/s

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?

• $6,33\times10^4J$

• $4,74\times10^4J$

• $1,59\times10^4J$

• $4,18\times10^4J$

Completa la frase aggiungendo le corrette parole. "La legge di conservazione dell'energia ... afferma che in assenza di forze non ... l'energia meccanica di un corpo rimane ..."

• totale

• meccanica

• conservative

• costante

• indeterminata

Una pallina è fissata a un capo di uno spago che è legato, all'altro capo, a un anello P sporgente dal soffitto. La pallina è lanciata in avanti dal punto A, con una velocità iniziale v₀. Dopo una traiettoria 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.

• Il lavoro fatto dalla forza gravitazionale.

• Il lavoro fatto dalla tensione dello spago.

• L'energia potenziale gravitazionale iniziale della pallina.

• L'energia cinetica iniziale della pallina.

Indica le affermazioni non corrette

• L'energia meccanica di un oggetto di massa m che si muove con velocità v è $E_K=\frac{1}{2}mv^2$

• L'unità di misura SI dell'energia cinetica è la stessa del lavoro, cioè il joule (J).

• Come il lavoro, anche l'energia cinetica è una grandezza vettoriale.

• L'energia cinetica di un oggetto può essere negativa.

In quale delle seguenti circostanze vale il principio di conservazione dell'energia meccanica, nonostante una forza non conservativa agisca su un oggetto in moto?

• La forza non conservativa ha una componente che punta nello stesso verso dello spostamento dell'oggetto.

• La forza non conservativa è perpendicolare allo spostamento dell'oggetto.

• La forza non conservativa punta nello stesso verso dello spostamento dell'oggetto.

• La forza non conservativa ha una componente che punta nel verso opposto allo spostamento dell'oggetto.

• La forza non conservativa punta nel verso opposto allo spostamento dell'oggetto.

Un paracadutista di massa 92,0 kg scende in caduta verticale con il paracadute aperto per un tratto verticale di 325 m. Durante la caduta, la velocità rimane costante. A quanto ammonta il lavoro compiuto dalla resistenza dell'aria, la sola forza non conservativa che agisce sul paracadutista?

• La risposta non può essere ricavata, perché le informazioni sul paracadutista sono insufficienti.

• $2,93\times10^5J$

• $0J$

• $-2,93\times10^5J$

Un oggetto è attaccato a una molla e oscilla su un piano orizzontale con un certo attrito. Possiamo dire che:

• l'energia meccanica totale non si conserva e l'energia "mancante" è pari al lavoro della forza di attrito.

• l'oggetto compie un moto periodico.

• l'energia meccanica totale iniziale è uguale a quella finale.

• è impossibile prevedere cosa succederà al corpo.

Una forza è conservativa se:

• la forza dipende dalla posizione.

• il lavoro totale compiuto lungo un percorso chiuso è uguale zero.

• il lavoro compiuto tra due punti è zero.

• il lavoro compiuto su un oggetto che si muove tra due posizioni dipende dal percorso che unisce le due posizioni.

L'energia meccanica totale di un sistema si conserva:

• sempre.

• solo se il sistema in esame è isolato.

• solo se il sistema è isolato ed agiscono solo forze conservative.

• solo in assenza di attrito.