Il candidato svolga una breve relazione su uno solo dei seguenti temi, a sua scelta.
Primo tema
Nella prima metà del secolo XX, dopo la scoperta che la radiazione elettromagnetica ha un comportamento duale, ondulatorio e corpuscolare, fu formulata l’ipotesi che anche la materia, considerata composta da particelle, potesse presentare caratteristiche ondulatorie.
Il candidato:
- spieghi il significato dell’espressione “la radiazione ha un comportamento duale, ondulatorio e corpuscolare” e descriva un esperimento che ha messo in evidenza il comportamento corpuscolare;
- spieghi il significato dell’espressione “fu formulata l’ipotesi che la materia,considerata composta da particelle, potesse prese ntare caratteristiche ondulatorie” e descriva un esperimento che ha confermato la realtà di questa ipotesi teorica;
- calcoli quanti fotoni emette in un minuto una stazione radio che trasmette musica alla frequenza di 99 MHz con una potenza di uscita di 20 kW;
- calcoli la lunghezza d’onda associata a un elettrone che, con velocità iniziale trascurabile, è stato accelerato tra due elettrodi da una differenza di potenziale di 200V;
- calcoli, in eV, la minima energia cinetica che può avere un elettrone costretto a muoversi in uno spazio unidimensionale lungo 0,1 nm:
- velocità della luce: (c = 3,00 cdot 10^8 m/s);
- costante di Planck: (h = 6,63 cdot 10^{-34} J cdot s);
- massa dell’elettrone: (m = 9,11 cdot 10^{-31} kg);
- carica dell’elettrone: (e = 1,60 cdot 10^{-19} C).
Secondo tema
Sono disponibili una pila di forza elettromotrice f.e.m. = 4 , 5 V e due lampadine, A e B , costruite per essere utilizzate con una differenza di potenziale (Delta V =4,5 V) e aventi, rispettivamente, le potenze (P_A = 3W) e (P_B = 5W). La pila eroga una corrente di intensità (I = 6 A) se è posta in condizione di cortocircuito per un breve istante.
Il candidato:
- spieghi i concetti di forza elettromotrice di una pila e di differenza di potenziale disponibile ai suoi morsetti, proponendo anche la relazione matematica tra le due grandezze;
- descriva una procedura di laboratorio per misurare ognuna delle due grandezze fisiche;
- tratti il concetto di potenza associato a una corrente elettrica e ricavi l’espressione della potenza dissipata in una resistenza;
- calcoli la resistenza interna della pila in condizioni di cortocircuito, trascurando la resistenza del filo di collegamento;
- calcoli la potenza dissipata sulle due lampadine quando vengono collegate, separatamente, alla pila;
- calcoli, in percentuale, il rendimento delle due lampadine in rapporto alla loro reale capacità di funzionamento e commenti il risultato indicando quale lampadina ha la luminosità più vicina al valore massimo possibile, in base alle sue caratteristiche, e spiegando il perché.
Scarica il testo e la soluzione del tema di Fisica del liceo scientifico maxisperimentazione Brocca, anno 2000.
