IPhO 2022 — Sperimentale — A1

Experiment A1-1 Italiano (Italy) Parte A. Le proprietà del pianeta A.1 (2.0 pt)

$g=$

$\Delta g=$

Experiment A1-2 Italiano (Italy) A.1 (cont.) A.2 (0.5 pt)

$R=$

Experiment A1-3 Italiano (Italy) A.3 (0.5 pt)

$M=$

$\Delta M=$

Spunta l’effetto che ha la maggiore influenza sull’accuratezza di $M$. Resistenza dell’aria che agisce sulla sfera. Forza di Coriolis $F_C=2m\vec{v}\times \vec{\omega }$ che agisce sulla sfera, con $m$, $\vec{v}$ e $\vec{\omega }$ che denotano rispettivamente la massa e la velocità della palla e la velocità angolare del pianeta. Correzioni di ordine superiore alla gravità dalla relatività generale, la cui intensità relativa è dell’ordine dell’angolo di cui un fotone viene deviato a causa dell’attrazione gravitazionale del pianeta. Forza centrifuga che agisce sulla sfera. Variazioni in $g$ dovute alla distanza dalla Terra che cambia nel corso della caduta.

Experiment A1-4 Italiano (Italy) Parte B. Le proprietà atmosferiche B.1 (2.0 pt)

$u=$

$\Delta u=$

Experiment A1-5 Italiano (Italy) B.1 (cont.)

Experiment A1-6 Italiano (Italy) B.2 (1.0 pt)

${\rho }_{a0}=$

$\Delta {\rho }_{a0}=$

Experiment A1-7 Italiano (Italy) B.3 (3.0 pt)

$H_0=$

$\Delta H_0=$

Experiment A1-8 Italiano (Italy) B.3 (cont.) B.4 (0.5 pt)

$\mu =$

$\Delta \mu =$

$p_0=$

$\Delta p_0=$

Experiment A1-9 Italiano (Italy) Parte C. La durata di un giorno C.1 (2.5 pt)

$T_p=$

$\Delta T_p=$

Experiment A1-10 Italiano (Italy) C.1 (cont.)

Experiment A1-11 Italiano (Italy) Carta millimetrata aggiuntiva

Experiment A1-12 Italiano (Italy) Carta millimetrata aggiuntiva

Experiment A1-13 Italiano (Italy) Carta millimetrata aggiuntiva

Experiment A1-14 Italiano (Italy) Carta millimetrata aggiuntiva

Experiment A1-15 Italiano (Italy)

Topic: Newtonian Mechanics, Gravitation, Thermodynamics Metodi: Kinematic Equations, Free-Body Diagram, Experimental Data Analysis, Error Propagation, Graph Linearization, Ideal Gas Law, Newton’s Law of Gravitation Competenze: Experimental Data Analysis, Error Propagation, Graph Linearization Objects: Planet, Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.1 Soluzione: Soluzioni (PDF)

Experiment A1-1 Italian (Italy) Part A. Planet’s Properties A.1 (2.0 points)

$g=$

$\Delta g=$

Experiment A1-2 Italian (Italy) A.1 (continued) A.2 (0.5 point)

$R=$

Experiment A1-3 Italian (Italy) A.3 (0.5 point)

$M=$

$\Delta M=$

Check the effect that has the greatest influence on the accuracy of $M$. Air resistance acting on the sphere. Coriolis force $F_C=2m\vec{v}\times \vec{\omega }$ acting on the sphere, where $m$, $\vec{v}$, and $\vec{\omega }$ denote respectively the mass and velocity of the ball and the angular velocity of the planet. Higher-order corrections to gravity from general relativity, whose relative strength is on the order of the angle by which a photon is deflected due to the planet’s gravitational attraction. Centrifugal force acting on the sphere. Variations in $g$ due to changing distance from Earth during the fall.

Experiment A1-4 Italian (Italy) Part B. Atmospheric Properties B.1 (2.0 points)

$u=$

$\Delta u=$

Experiment A1-5 Italian (Italy) B.1 (continued)

Experiment A1-6 Italian (Italy) B.2 (1.0 point)

${\rho }_{a0}=$

$\Delta {\rho }_{a0}=$

Experiment A1-7 Italian (Italy) B.3 (3.0 points)

$H_0=$

$\Delta H_0=$

Experiment A1-8 Italian (Italy) B.3 (continued) B.4 (0.5 point)

$\mu =$

$\Delta \mu =$

$p_0=$

$\Delta p_0=$

Experiment A1-9 Italian (Italy) Part C. Length of a Day C.1 (2.5 points)

$T_p=$

$\Delta T_p=$

Experiment A1-10 Italian (Italy) C.1 (continued)

Experiment A1-11 Italian (Italy) Additional millimeter paper

Experiment A1-12 Italian (Italy) Additional millimeter paper

Experiment A1-13 Italian (Italy) Additional millimeter paper

Experiment A1-14 Italian (Italy) Additional millimeter paper

Experiment A1-15 Italian (Italy)

Solution: Soluzioni (PDF)