[Risolto] Esercizi di fisica

Es.1 Allora, per prima cosa determiniamo il tempo che serve all'atleta per percorrere 9.3 km, ovvero 9300 metri ad una velocità di 4 m/s.

basta dividere lo spazio percorso per la velocità:

$tempo=9300m / 4 m/s=2325 s$

Adesso guardiamo il secondo dato, ovvero la potenza: $1.54 kW$ significa $1540 W =1540 J/s$

quindi per trovare l'energia spesa dobbiamo moltiplicare la potenza per il tempo:

$energia=1540 J/s * 2325 s = 3580500 J$

il contenuto calorico dei grassi è 40kJ/g, ovvero servono 40000J per consumare 1 grammo di grasso.

Quindi per trovare il numero di grammi di grasso consumati va fatta la divisione fra il numero totale di Joule consumati e il contenuto calorico dei grassi:

$grammi_{grasso-consumato}=3580500 J/ 40000 J/g =89.5$ grammi.

Es. 2: determiniamo per prima cosa quanto dura un ciclo, ricordando che il periodo è l'inverso della frequenza:

$T=1/9 Hz =0.1111 sec$

Calcoliamo adesso quanta energia eroga il motore (cioè il lavoro) in questo intervallo di tempo, che equivale ad un ciclo. Per fare ciò dobbiamo moltiplicare potenza per tempo:

$Lavoro=242 J/s * 0.1111 s=26.9 J$

siccome il rendimento è dato da:

$Lavoro/Calore_{assorbito}$

e che il rendimento sappiamo essere del 27%, cioè 0.27, possiamo scrivere:

$Lavoro/Calore_{assorbito}=0.27$  e quindi:

$Calore_{assorbito}=Lavoro/0.27=26.9 J /0.27 = 99.6 J$

Es. 3 

un rendimento del 18.9% significa $\eta=0.189$

Siccome sappiamo che

$\eta=Lavoro/Calore_{assorbito}=0.189$ abbiamo

$Lavoro=\eta Calore_{assorbito}=0.189*606 J=114.5 J$ 

3)Un motore termico con rendimento pari al 18,9% assorbe in ogni ciclo una quantità di calore pari a 606 J. Qual è il lavoro compiuto dal motore in un ciclo? (Risposta: 110J)

L = Eass*ɳ = 606*0,189 = 114 joule (arrotondato a 110)