P1 Lo stucco nel secchiello

1 Equilibrio – Dimostrazione: La forza necessaria per garantire l’equilibrio è minore di quella massima (di distacco). Forza d’attrito:

2 Valore minimo dell’intervallo :

3 Velocità del secchiello : verso il basso.

4 Accelerazione del secchiello : verso l’alto.

5 Velocità del secchiello : verso il basso.

6 Accelerazione del secchiello : verso l’alto.

OLIMPIADI DI FISICA – Gara Nazionale Teorica: 15.04.2016 Riservato alla COMMISSIONE

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Momentum Metodi: Free-Body Diagram, Impulse-Momentum Theorem, Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Block, Pulley Fonte: Testo (PDF) — p.1 Soluzione: Soluzioni (PDF)

P1 The stucco in the small bucket

1 Equilibrium – Demonstration: The force required to ensure equilibrium is less than the maximum (detachment) force. Friction force:

2 Minimum value of the interval :

3 Speed of the small bucket : downward.

4 Acceleration of the small bucket : upward.

5 Speed of the small bucket : downward.

6 Acceleration of the small bucket : upward.

PHYSICS OLYMPIAD – National Theoretical Competition: 15.04.2016 Reserved for the COMMITTEE

Solution: Soluzioni (PDF)

P2 Da lontano verso il solenoide

1 Campo e flusso interno:

2 Flusso del campo esterno: Dimostrazione: Uso del teorema di Gauss o valutazione del numero di linee di campo.

3 Forza sull’elettrone e traiettoria: Traiettoria Dimostrazione: Velocità e accelerazione sempre nello stesso piano.

4 Momento della forza: Dimostrazione: .

5 Relazione tra e :

6 Espressione di in funzione di :

7 Espressione della corrente minima:

OLIMPIADI DI FISICA – Gara Nazionale Teorica: 15.04.2016 Riservato alla COMMISSIONE

Topic: Magnetism, Rotational Dynamics, Electromagnetism Metodi: Gauss’s Law, Lorentz Force Analysis, Torque & Angular Momentum Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Solenoid, Electron Fonte: Testo (PDF) — p.2 Soluzione: Soluzioni (PDF)

P2 From far away toward the solenoid

1 Field and internal flux:

2 Flux of the external field: Proof: Use of Gauss’s theorem or evaluation of the number of field lines.

3 Force on the electron and trajectory: Trajectory Proof: Velocity and acceleration always in the same plane.

4 Moment of the force: Proof: .

5 Relation between and :

6 Expression of as a function of :

7 Expression of the minimum current:

PHYSICS OLYMPIADS – National Theoretical Competition: 15.04.2016 Reserved for the COMMITTEE

Solution: Soluzioni (PDF)

P3 Scalda e raffredda

1 Potenza erogata e temperatura finale:

2 Potenza massima dispersa:

3 Condizione su :

4 Forza sul blocco:

5 Temperatura di equilibrio :

6 Aumento di entropia :

7 Differenza delle temperature di equilibrio: Spiegazione: Lavoro prodotto sull’esterno

8 Temperatura di equilibrio :

Topic: Thermodynamics, Circuits, Conservation of Energy Metodi: First Law of Thermodynamics, Energy Conservation Method, Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Block, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.3 Soluzione: Soluzioni (PDF)

P3 Heat and cooling

1 Power delivered and final temperature:

2 Maximum power dispersed:

3 Condition on :

4 Force on the block:

5 Balance temperature :

6 Increased entropy :

7 Difference in equilibrium temperatures: Explanation: Work produced abroad

8 Balance temperature :

Topic: Thermodynamics, Circuits, Conservation of Energy Metodi: First Law of Thermodynamics, Energy Conservation Method, Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Block, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.3 Soluzione: Soluzioni (PDF)