Argent 2020

Del techo de una habitación de 2 m de altura se ata un hilo de 1 m de longitud. Del otro extremo del hilo se suspende una pelotita de ping-pong, tal como se muestra en la figura. Dentro de la habitación hay un campo eléctrico de 3000 V/m generado por dos placas cargadas, estando la placa positiva adherida al piso y la negativa al techo. En un determinado instante de tiempo, se corta el hilo y la pelotita cae. Sabiendo que inicialmente la pelotita estaba descargada, su masa es de 2,8 g, su radio es de 2 cm y que si se la deja caer desde una altura de 30 cm rebota hasta una altura de 23 cm, calcule:

a) La aceleración, velocidad y posición en función del tiempo de la pelotita mientras cae. b) El trabajo que hace el campo eléctrico durante la caída.

Cuando la pelotita toca la placa inferior (positiva) adquiere una carga de $5\times 10^{-6}$ C.

c) La aceleración, velocidad y posición de la pelotita luego que rebota en el piso. d) La máxima altura que alcanza y el tiempo que demora en alcanzarla. e) El trabajo total realizado por el campo eléctrico sobre la pelotita. f) El trabajo total realizado por la fuerza peso sobre la pelotita.

Nota: suponga que la aceleración de la gravedad es igual a $10{\text{m/s}}^2$

Pallina su filo tra placche parallele

Topic: Newtonian Mechanics, Electrostatics, Conservation of Energy Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Electric Potential Method, Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Ball, Pendulum, Capacitor Fonte: Testo (PDF) — p.2

Dal tetto di una stanza alta 2 m si attacca un filo lungo 1 m. L’altro all’estremità del filo viene sospesa una palla di ping-pong, come mostrato nella figura. All’interno della stanza c’è un campo elettrico di 3000 V/m generato da due placche La piastra positiva è attaccata al pavimento e la negativa al tetto. In un certo istante, il filo viene tagliato e la palla cade. Sapendo che all’inizio la pallottola era scaricata, il suo massa è di 2,8 g, il suo raggio è di 2 cm e che, se viene abbassata da una altezza di 30 cm, rimbalza fino a una altezza di 23 cm, Calcola:

a) Accelerazione, velocità e posizione in funzione del tempo della palla mentre

• Si cade. b) Il lavoro che fa il campo elettrico durante il caduto.

Quando la pallottola tocca la scheda inferiore (positiva) acquista un carico di $5\times 10^{-6}$ C.

c) L’accelerazione, la velocità e la posizione della palla dopo che si rimbalza sul pavimento. d) L’altezza massima raggiunta e il tempo necessario per raggiungerla. e) Il lavoro totale svolto dal campo elettrico sulla palla. f) Il lavoro totale effettuato dalla forza di peso sulla palla.

Nota: supponiamo che l’accelerazione della gravità sia uguale a $10{\text{m/s}}^2$

Pallina il suo filo tra plache parallela

Topic: Newtonian Mechanics, Electrostatics, Conservation of Energy Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Electric Potential Method, Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Ball, Pendulum, Capacitor Fonte: Testo (PDF) — p.2

A 1 m long thread is tied from the ceiling of a 2 m high room. The other one . At the end of the thread a little ping-pong ball is suspended, as shown in the figure. Inside the room is a 3000 V/m electric field generated by two plates. The positive plate is attached to the floor and the negative plate to the ceiling. At a certain moment, the thread is cut and the ball falls. Knowing that Initially the ball was unloaded, its mass is 2.8 g, its radius is 2 cm and that if dropped from a height of 30 cm, it bounces back to a height of 23 cm, calculate:

(a) The acceleration, speed and position of the ball according to the time of the ball while It falls. (b) The work done by the electric field during the fall.

When the ball hits the lower plate (positive) it acquires a charge of $5\times 10^{-6}$ C.

(c) The acceleration, speed and position of the ball after it bounces on the floor. (d) The maximum height it reaches and the time it takes to reach it. (e) The total work carried out by the electric field on the ball. (f) Total work performed by the weight force on the ball.

Note: Suppose the acceleration of gravity is $10{\text{m/s}}^2$

*Pallina its edge tra plache parallel to the other *

Topic: Newtonian Mechanics, Electrostatics, Conservation of Energy Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Electric Potential Method, Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Ball, Pendulum, Capacitor Fonte: Testo (PDF) — p.2

Considere el dispositivo de la figura. El mismo consiste de un recipiente C que tiene una sección transversal $A$. En su parte superior está abierto y en la parte inferior de su pared lateral tiene instalado un tubito circular delgado de sección transversal $a$ y longitud $L$ con un tapón en un extremo. Suponga que en el recipiente hay un fluido ideal de densidad $\rho =1{\text{g cm}}^{-3}$. Todo el sistema está a 1 atm y a una temperatura ambiente $T_0$.

Suponga que en $t=0$, con el nivel de líquido $H_0=10$ cm y en reposo $v_A(0)=0$, se saca el tapón y el líquido comienza a salir por el tubo. Se sabe que la sección es $A=20{\text{cm}}^2$ y que la sección del tubito es $a=0.08{\text{cm}}^2$, por lo que el líquido en el tanque se mueve “suavemente”.

a) Considerando la ecuación de Bernoulli, plantee una relación entre la velocidad a la que sale el fluido por el tubito $v_B(t)$, el nivel de líquido en el recipiente $H(t)$ y la velocidad con la que baja el nivel de líquido en el recipiente $v_A(t)$.

b) Considerando la conservación de la masa y los caudales, escriba una relación entre la velocidad de salida del líquido por el tubito $v_B(t)$ y la velocidad a la que desciende el nivel $v_A(t)$ en el recipiente.

c) Encuentre una relación entre el nivel $H(t)$ de líquido al tiempo $t$ y la velocidad con la que está descendiendo $v_A(t)$ al mismo tiempo $t$.

d) Escriba una expresión para el cambio de nivel ($\Delta H_A(t)$) que se produce en un intervalo de tiempo $\Delta t$ usando $v_A(t)$.

e) Con las expresiones del ítem c) y del ítem d) escriba una expresión para $\Delta H_A(t_1)$ en términos de $\Delta H_A(t_0)$ y de $\Delta t=t_1–t_0=1\text{s}$ (recuerde que el nivel disminuye).

f) Usando el resultado del ítem anterior y haciendo un esquema iterativo determine el $H(t)$ para los diez primeros segundos. Escriba los resultados de $t$ y $H(t)$ en una tabla.

Apparato Torricelli: serbatoio con tubo e rubinetto

Apparato Torricelli: schema serbatoio e tubo

Schizzo studente: equazione Bernoulli sistema fluido

Schizzo studente: sistema fluido con pressioni

Fotografia apparato sperimentale vaschetta tapicera

Sei grafici H^0.5 vs tempo per diversi livelli

Sei grafici Ln(H/H0) vs tempo per diversi livelli

Grafici Ln(N/N0) vs tempo con olio

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Bernoulli’s Equation, Continuity Equation, Differential Equations, Graph Linearization Competenze: Mathematical Modeling, Graph Linearization, Experimental Data Analysis Objects: Container, Tube Fonte: Testo (PDF) — p.3

Considerate il dispositivo della figura. Il contenitore è costituito da un recipiente C che ha un contenitore C. Sezione trasversale $A$. La sua parte superiore è aperta e la sua parte inferiore del muro laterale ha installato un tubo circolare sottile di sezione trasversale $a$ e lunghezza $L$ con un tappo in un’estremità. Supponiamo che il recipiente abbia un fluido ideale di densità $\rho =1{\text{g cm}}^{-3}$. L’intero sistema è a 1 atm e a temperatura ambiente $T_0$.

Supponiamo che in $t=0$, con il livello di liquido $H_0=10$ cm e a riposo $v_A(0)=0$, si tratti il il tappo e il liquido inizia a uscire dal tubo. È noto che la sezione è $A=20{\text{cm}}^2$ e che la sezione del tubo è $a=0.08{\text{cm}}^2$, quindi il liquido nel serbatoio si muove

• Lento.

a) Considerando l’equazione di Bernoulli, si pone un rapporto tra velocità a cui il fluido viene fuoriuscito dal tubo $v_B(t)$, il livello di liquido nel recipiente $H(t)$ e la velocità con la che riduce il livello di liquido nel recipiente $v_A(t)$.

b) Considerando la conservazione della massa e dei flussi, scrivere un rapporto tra la massa e i flussi. velocità di uscita del liquido attraverso il tubo $v_B(t)$ e velocità di discesa del livello $v_A(t)$ nel contenitore.

c) Trova un rapporto tra il livello $H(t)$ di liquido nel tempo $t$ e la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la velocità con la con la velocità con la velocità con la velocità con la con la velocità con la velocità con la velocità con la con la velocità con la con la velocità con la velocità con la velocità con la con la velocità con la con la velocità con la con la velocità con la velocità con la velocità con la con la con la velocità con la velocità con la con la velocità con la con la velocità con la velocità con la con la velocità con la con la con la con la con la con la velocità con la con la velocità con la velocità con la che sta scendendo $v_A(t)$ allo stesso tempo $t$.

d) Scrivere un’espressione per il cambiamento di livello ($\Delta H_A(t)$) che si verifica in un intervallo di tempo $\Delta t$ utilizzando $v_A(t)$.

e) Con le espressioni di punto c) e di punto d) scrivere un’espressione per $\Delta H_A(t_1)$ in termini $\Delta H_A(t_0)$ e $\Delta t=t_1–t_0=1\text{s}$ (ricordate che il livello diminuisce).

f) Usando il risultato dell’oggetto precedente e facendo uno schema iterativo determina il $H(t)$ per i primi dieci secondi. Scrivi i risultati di $t$ e $H(t)$ in una tabella.

Apparato Torricelli: serbatoio a tubo e rubinetto

Apparecchio Torricelli: schema di serbatoio e tubo

Schizzo studente: equazione Bernoulli sistema fluido

Schizzo studente: sistema fluido con pressioni

Fotografia apparato sperimentale vaschetta tapicera

Sei grafici H^0.5 vs tempo per diversi livelli

Sei grafici Ln(H/H0) vs tempo per diversi livelli

Grafico Ln(N/N0) vs tempo con olio

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Bernoulli’s Equation, Continuity Equation, Differential Equations, Graph Linearization Competenze: Mathematical Modeling, Graph Linearization, Experimental Data Analysis Objects: Container, Tube Fonte: Testo (PDF) — p.3

Consider the device in the figure. It consists of a C container which has a The cross section $A$. On top of it it’s open and on the bottom of its wall side has a thin circular tube with a cross section $a$ and length $L$ with A cap on one end. Suppose that there is an ideal fluid density $\rho =1{\text{g cm}}^{-3}$ in the container. The whole system It is at 1 atm and at room temperature $T_0$.

Suppose that in $t=0$, with the liquid level $H_0=10$ cm and at rest $v_A(0)=0$, the the plug and the liquid starts to come out through the tube. It is known that the section is $A=20{\text{cm}}^2$ and that The tube section is $a=0.08{\text{cm}}^2$, so the liquid in the tank moves

• I’m going to go.

(a) Considering Bernoulli’s equation, I propose a relation between the speed at which the The fluid is released through the tube $v_B(t)$, the fluid level in the container $H(t)$ and the speed with the lowering the level of liquid in the $v_A(t)$ container.

(b) Considering the conservation of mass and flow rates, write a relationship between the The fluid output speed through the tube $v_B(t)$ and the rate at which the level descends $v_A(t)$ in the container.

(c) Find a relationship between the $H(t)$ liquid level at $t$ time and the speed with the which is descending $v_A(t)$ at the same time $t$.

(d) Write an expression for the change in level ($\Delta H_A(t)$) that occurs in an interval The time of $\Delta t$ using $v_A(t)$.

(e) With the expressions of item (c) and item (d) write an expression for $\Delta H_A(t_1)$ in términos de $\Delta H_A(t_0)$ y de $\Delta t=t_1–t_0=1\text{s}$ (recuerde que el nivel disminuye).

f) Using the result of the previous item and doing an iterative scheme determine the $H(t)$ For the first ten seconds. Write the results of $t$ and $H(t)$ in a table.

Torricelli apparatus: tube and rubber tank

Torricelli apparatus: tank and tube scheme

Schizzo studente: equazione Bernoulli sistema fluido

Schizzo studente: sistema fluido con pressioni

Fotografia apparato sperimentale vaschetta tapicera

Sei grafici H^0.5 vs tempo per diversi livelli

Sei grafici Ln(H/H0) vs tempo per diversi livelli

Grafici Ln(N/N0) vs tempo con olio

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Bernoulli’s Equation, Continuity Equation, Differential Equations, Graph Linearization Competenze: Mathematical Modeling, Graph Linearization, Experimental Data Analysis Objects: Container, Tube Fonte: Testo (PDF) — p.3

Un calorímetro adiabático tiene en su interior una resistencia $R=5\Omega$ conectada a una fuente de corriente continua como se muestra en la figura 1. El calorímetro posee además un termómetro y un agitador.

a) Con la fuente apagada, se coloca en el calorímetro una masa de agua $m_1=500\text{g}$ a temperatura ambiente $T_{\text{amb}}=20{}^{\circ }\text{C}$. Luego se agrega una masa de agua $m_2=500\text{g}$ a $T_2=45{}^{\circ }\text{C}$. Luego de un tiempo, se observa que el sistema alcanza una temperatura de equilibrio $T_e=31,9{}^{\circ }\text{C}$. Determine el equivalente en agua del calorímetro ($\pi$). b1) Con la fuente apagada y el calorímetro a temperatura ambiente $T_{\text{amb}}=20{}^{\circ }\text{C}$, se coloca en él una masa de agua $m_a=500\text{g}$ a $T_a=40{}^{\circ }\text{C}$. Determine la temperatura del sistema cuando este alcanza el equilibrio. b2) Al sistema anterior se le agrega una masa de hielo $m_h=300\text{g}$ a una temperatura $T_h=-20{}^{\circ }\text{C}$. Determine el estado final del sistema. b3) Se enciende la fuente con un voltaje de $10\text{V}$ por 25 minutos. Determine el nuevo estado final del sistema. b4) Sabiendo que la potencia máxima que es capaz de entregar la fuente es de 60 W, determine el tiempo mínimo necesario para que el sistema alcance una temperatura de $80{}^{\circ }\text{C}$.

Constantes Calor específico del agua $c_a=1{\text{cal g}}^{-1}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$

Calor específico del hielo $c_h=0,5{\text{cal g}}^{-1}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$

Calor latente de fusión ${\lambda }_f=80{\text{cal g}}^{-1}$

Equivalencia Joule-Calorías $1\text{cal}=4.184\text{J}$

Schema calorimetro con resistenza e agitatore

Topic: Thermodynamics, Circuits Metodi: First Law of Thermodynamics, Ideal Gas Law Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Calorimeter, Resistor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.4

Un calometro adiabatico ha dentro un resistenza $R=5\Omega$ connessa a una fonte di corrente continua come mostrato nella figura 1. Il calometro ha anche un termometro e un agitatore.

(a) Con la fonte spenta, si colloca nel caloriometro una massa d’acqua $m_1=500\text{g}$ a temperatura ambiente $T_{\text{amb}}=20{}^{\circ }\text{C}$. Poi si Aggiunge una massa d’acqua $m_2=500\text{g}$ a $T_2=45{}^{\circ }\text{C}$. Dopo un po’ si osserva che il sistema raggiunge una temperatura di equilibrio $T_e=31,9{}^{\circ }\text{C}$. Determina l’equivalente in acqua di caloriometro ($\pi$). b1) Con la fonte spenta e il caloriometro a temperatura ambiente $T_{\text{amb}}=20{}^{\circ }\text{C}$, si colloca in cui una massa d’acqua $m_a=500\text{g}$ a $T_a=40{}^{\circ }\text{C}$. Determina la temperatura del quando il sistema raggiunge l’equilibrio. b2) Al sistema precedente viene aggiunto un massa di ghiaccio $m_h=300\text{g}$ a una temperatura $T_h=-20{}^{\circ }\text{C}$. Determina lo stato finale del sistema. b3) Accendi la fonte con una volta di $10\text{V}$ per 25 minuti. Determina il nuovo stato finale del sistema. b4) Sapendo che la massima potenza che è in grado di consegnare la fonte è di 60 W, determinare il tempo minimo necessario per raggiungere un temperatura di $80{}^{\circ }\text{C}$.

Costanti Calore specifico dell’acqua $c_a=1{\text{cal g}}^{-1}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$

Calore specifico del ghiaccio $c_h=0,5{\text{cal g}}^{-1}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$

Calore latente di fusione ${\lambda }_f=80{\text{cal g}}^{-1}$

Equivalenza Joule-Calorie $1\text{cal}=4.184\text{J}$

Schema caloriometro resistente e agitatore

Topic: Thermodynamics, Circuits Metodi: First Law of Thermodynamics, Ideal Gas Law Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Calorimeter, Resistor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.4

An adiabatic calorimeter has a Resistance $R=5\Omega$ connected to a power source The following table shows the number of samples taken from the sample. The heat meter It also has a thermometer and a shaker.

(a) With the source off, it is placed in the a water mass $m_1=500\text{g}$ a temperatura ambiente $T_{\text{amb}}=20{}^{\circ }\text{C}$. Then I know add a mass of water $m_2=500\text{g}$ to $T_2=45{}^{\circ }\text{C}$. After a while, it is observed that The system reaches a temperature of equilibrium $T_e=31,9{}^{\circ }\text{C}$. Determine the water equivalent The heat meter ($\pi$). (b1) With the source off and the thermometer a the ambient temperature $T_{\text{amb}}=20{}^{\circ }\text{C}$, is placed in which a water mass $m_a=500\text{g}$ a $T_a=40{}^{\circ }\text{C}$. Determine the temperature of the system when it reaches equilibrium. (b2) A mass of ice $m_h=300\text{g}$ at a temperature $T_h=-20{}^{\circ }\text{C}$. Determine the final state of the system. b3) The source is switched on with a voltage of $10\text{V}$ for 25 minutes. Determine the new the final state of the system. (b4) Knowing that the maximum power capable of delivering the source is 60 W, determine the minimum time required for the system to reach a The temperature of the test chemical is $80{}^{\circ }\text{C}$.

The following is the list of the following: Specific water heat $c_a=1{\text{cal g}}^{-1}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$

Specific heat of ice $c_h=0,5{\text{cal g}}^{-1}{}^{\circ }{\text{C}}^{-1}$

The heat of the fusion latent ${\lambda }_f=80{\text{cal g}}^{-1}$

Equivalencia Joule-Calorías $1\text{cal}=4.184\text{J}$

Scheme of resistance and shaker calorimeter

Topic: Thermodynamics, Circuits Metodi: First Law of Thermodynamics, Ideal Gas Law Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Calorimeter, Resistor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.4