Anonimo
Anonimo ha chiesto in Matematica e scienzeFisica · 1 decennio fa

esame di fisica....chi mi aiuta?

1) uno studente si siede su una sedia girevole (intorno ad un asse verticale). egli tiene le braccia tese orizzontalmente e ha in ciascuna mano un oggetto di peso pari a 76,2 N. un amico lo pone in rotazione con una velocità angolare di 0,6 giri /secondi. si trascurino le forze di attrito e si assuma che il momento di inerzia dello studente sia 6,2 Kgm^2 indipendentemente dalla posizione delle braccia. la variazione del momento di inerzia sarà quindi dovuta solo alla variazione della distanza dei pesi dall'asse di rotazione che inizialmente è di 95 cm e a braccia abbassate di soli 15 cm. trovare la velocità angolare finale dello studente, l'energia cinetica rotazionale varia? se si dire il perchè.

2) una massa m = 1,00 Kg di acqua liquida è contenuta in un cilindro isolante munito di pistone di massa trascurabile senza attrito col fondo a contatto con una sorgente di calore alla temperatura di 100°C. si lasci che l'acqua si trasformi in vapore a 100°C a pressione atmosferica standard. il volume passa da un valore iniziale di 1.00x10^-3 m^3 a 1,671 m^3 di vapore.

a) quanto lavoro viene compiuto dal sistema durante questo processo?

b) quanto calore deve essere fornito al sistema durante questo processo?

c) qual'è la variazione di energia interna?

d)qual'è la variazione di entropia?

(calore latente di evaporazione = 2256 kJ/Kg)

1 risposta

Classificazione
  • 1 decennio fa
    Risposta preferita

    1.

    In primo luogo, anche se potrebbe sembrare inutile, io convertirei la velocità angolare in [rad]/s ovvero:

    w=2π*0.6=3,77 (ogni giro sono 2π radianti).

    La seconda cosa da fare è trovare la massa dei pesi:

    m=P/g=7,77 kg

    Poi basta imporre la condizione di conservazione del momento angolare, ovvero Iw=I'w'.

    Nel nostro caso I=Is(l'inerzia dello studente)+2Ip(2 volte l'inerzia di ciascuno dei due pesi, inizialmente a distanza 0,95 m) quindi:

    I=20,22 kg*m^2

    Nello stesso modo I'=Is(che non varia)+2Ip'(2 volte l'inerzia dei pesi a 0,15 m) quindi:

    I'=6,55 kg*m^2

    Risolviamo dunque l'equazione iniziale per w':

    w'=(I/I')w=11,64 [rad]/s (o, se preferisci 1,85 giri al secondo)

    Per il secondo punto, calcolando Er ed Er' (prima e dopo aver abbassato le braccia) otteniamo:

    Er=1/2*I*w^2=143,7J

    Er'=1/2*I'*w'^2=443,73J

    Dunque l'energia rotazionale varia, spiegare il perchè non mi sembra un grosso problema, credo si debba far riferimento al fatto che la velocità dopo il movimento delle braccia è più di tre volte quella precedente e questo, nonostante il momento d'inerzia vari, è il motivo per cui aumenta l'energia rotazionale.

    2.

    Il lavoro del sistema è dovuto all'espansione dell'acqua dovuta alla sua evaporazione, quindi credo si possa calcolare come p∆V:

    L=p∆V=1,69*10^5 J

    Il calore è quindi sia il calore necessario a far evaporare tutta l'acqua, sia quello per compiere il lavoro già calcolato:

    Q=L+cl(calore latente di evaporazione)*m=2,43*10^6 J

    La variazione di energia interna è 0, perchè la temperatura non varia durante il processo e la variazione di entropia si può calcolare come Q/T visto che sono ambedue note:

    ∆S=Q/T=6,5*10^3 J/K

    Spero solo di non aver fatto pasticci con i conti, cmq il procedimento del primo è certamente quello, per il secondo non sono assolutamente certo sul calore fornito, ma il resto è giusto...

    Spero di esserti stato utile, e in bocca al lupo x il tuo esame ^^

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