Torneo di attitudine scientifica

1. L’azoto ha numero atomico Z=7, e allo stato neutro presenta 5 elettroni di valenza (7 elettroni in tutto). Un chimico dispone di uno strumento che gli permette di visualizzare la distribuzione delle cariche nell’amminoacido istidina (in figura) a pH fisiologico. Cosa può constatare dalla sua osservazione?

2. Quali dei composti raffigurati sono aromatici?

3. Fra le seguenti molecole, quali contengono un carbonio avente ibridazione sp? CO2, HCN, CO

4. Il tungsteno (W) è l’elemento della tavola periodica avente Z = 74 (mostrato in figura). Qual è la sua configurazione elettronica esterna?

5. A temperatura ambiente, l’acido cloridrico ha una costante di dissociazione acida (KA) pari a circa 10^7. Quale sarà il pH di una provetta contenente acido cloridrico puro?

6. Generalmente in quale ordine decresce la forza di un legame, in relazione alla tipologia?

7. Lo stomaco è caratterizzato da valori di pH estremamente acidi, e ha la capacità di assorbire piccole biomolecole, preferenzialmente non ionizzate. Pertanto quali fra le seguenti sostanze vengono assorbite meglio?

8. Quale fra le seguenti interazioni svolge il ruolo più importante nel mantenere congiunti i due filamenti di una molecola di DNA a doppio filamento nel nucleo di una cellula?

9. Una sera, un ricercatore compra una bottiglia di acqua pura, apre il tappo e la lascia aperta tutta la notte. L’indomani misura il pH all’interno della bottiglia. Che valore leggerà?

10. L’interazione dipolo-dipolo indotto (o interazione di Debye) è:

11. Le pompe ioniche rappresentano il principale meccanismo di trasporto attivo degli ioni in una cellula. Rivestono una importanza fondamentale perché tramite il consumo di energia attuano un trasporto ionico che non potrebbe avvenire spontaneamente, in quanto è diretto:

12. Il punto isoelettico di una sostanza è:

13. Un ricercatore possiede due sostanze ignote A e B, in due provette distinte. Decide di illuminare le sostanze con una raggio luminoso monocromatico rosso (laser). Il risultato è esposto in figura. Da questo semplice esperimento il ricercatore può concludere che certamente A e B differiscono in quanto a:

14. Le formule in figura esprimono l’andamento dell’energia potenziale U in funzione della distanza d fra due particelle, per le quattro principali interazioni fra particelle. Sulla base delle caratteristiche salienti delle suddette interazioni, si associ ciascuna formula al rispettivo tipo di interazione fra particelle.

15. Quale fra i seguenti elementi ha il comportamento metallo più spiccato?

16. Si mettano in ordine i composti in figura, dal più acido al meno acido.

17. Alberto ha una provetta che reca scritto sull’etichetta “formaldeide 1%”. Quali molecole organiche conterrà, in prima approssimazione, la provetta?

18. Gli alleni sono la classe chimica di composti del tipo H2(C)nH2. Cosa si può dire sulle due coppie di atomi di idrogeno di queste molecole?

19. Gli elettroni sono carichi negativamente, mentre il nucleo è carico positivamente. Tuttavia in un atomo, ogni elettrone orbita stabilmente attorno al nucleo, senza collassare su di esso. Quale legge fisica spiega tale fenomeno?

1. Una certa reazione si associa a una diminuzione di entropia. Cosa si può dedurre?

2. Un ingegnere ha sviluppato una lampada in grado di emettere un singolo fotone, davanti alla quale pone un materiale che ha proprietà birifrangente, ossia capace di deviare una parte dei fotoni che lo attraversano in un percorso alternativo (come in figura). Cosa si potrà affermare circa il setup descritto?

3. Un bambino fa un viaggio in mongolfiera. Quando la mongolfiera raggiunge una quota di 4000 metri lascia cadere contemporaneamente due sfere (sì, è tutto scemo): la sfera 1 pesa 1 kg ed è fatta di piombo; la sfera 2 pesa 1Kg ed è fatta di legno. Cosa si può concludere?

4. Il decibel (dB) è definito come:

5. Per sopportare il gran caldo, Alberto e Bruno decidono di prepararsi un ghiacciolo. Sono provvisti di un freezer e di due stampini per ghiaccioli identici. All’istante t0 Alberto versa nello stampino acqua alla temperatura di 43°. Contemporaneamente, all’istante t0 Bruno versa nello stampino acqua alla temperatura di 18°. Subito dopo i due stampini vengono inseriti nello stesso freezer, in posizioni equivalenti (simmetriche). Quale dei due ghiaccioli solidificherà per primo?

6. In Italia la corrente elettrica nelle abitazioni è erogata secondo lo standard 220 V 50 Hz. Quale fra i grafici in figura rappresenta il corretto andamento del voltaggio?

7. Qual è la proprietà definente la differenza fra i raggi X dai raggi gamma?

8. Due extraterrestri abitano su pianeti distanti molti anni luce fra loro e desiderano chattare su whatsapp in tempo reale. A tale proposito, si impegnano a progettare un apparecchio per trasmettere un segnale da un pianeta all’altro. Quale fra i seguenti campi può essere adoperato per trasmettere l’informazione in tempo utile alla loro chat?

9. Siano: B = costante di Boltzmann; H = costante di Planck; F = costante di Faraday; Q = carica elementare, ossia il modulo della carica di un elettrone; R = costante universale dei gas perfetti. Quale fra le seguenti rappresenta la corretta relazione fra le suddette costanti?

10. Maurizio ha realizzato un induttore elettrico (solenoide) avvolgendo un filo di rame attorno a un cilindro. I tratti di filo adiacenti nell’avvolgimento sono l’uno a contatto con l’altro. Tuttavia, affinché l’induttore funzioni, è necessario che la corrente percorra il filo nella sua lunghezza, senza saltare da un tratto all’altro. Per quale motivo la corrente non salta da un tratto all’altro?

11. Un filo viene teso tra il bordo superiore e il bordo inferiore di un telaio di cartone. Ai due capi del filo viene impressa una differenza di potenziale tale da produrre una corrente diretta verso il bordo superiore del telaio. Ad un certo istante, viene acceso un elettromagnete che genera un campo magnetico parallelo al telaio e diretto verso destra. Quale sarà la conseguenza?

12. Graziano è in viaggio in un paese lontano. Una notte in albergo, invece di accendere la luce della stanza, erroneamente inserisce un dito nella presa della corrente da scalzo. In particolare, il suo dito tocca soltanto uno dei due elettrodi che compongono la stessa. Assumendo che l’elettricità dell’albergo lavori ad alte tensioni, Graziano è a rischio di elettrocuzione?

13. Si consideri il circuito in figura, che lavora in corrente continua. Si calcoli il valore della corrente i, quando il circuito è a regime.

14. Si consideri il circuito in figura, che lavora in corrente alternata. Cosa si può concludere a proposito del punto A, quando il circuito è a regime?

15. In quale regione della terra si verifica che un ago magnetizzato sospeso tramite un filo punta sempre in direzione orizzontale rispetto al suolo, indipendentemente dal verso di magnetizzazione?

16. Una particella sferica neutra e polarizzabile viene inserita all’interno di un condensatore costituito da due armature della lunghezza di 20 cm e 10 cm rispettivamente. Poiché la particella è polarizzabile, in presenza di un campo elettrico le sue cariche si distribuiscono ai suoi due estremi, dando origine a un polo positivo e un polo negativo. Cosa succederà alla particella?

17. Un trasformatore è un dispositivo elettrico basato sul fenomeno dell’induzione elettromagnetica. È schematicamente costituito da un nucleo ferromagnetico, concatenato con due circuiti elettrici, dei quali uno riceve energia dalla linea di alimentazione, mentre l’altro è collegato con gli utilizzatori e cede ad essi la potenza ricevuta dal primario. Il primo circuito elettrico è arrotolato attorno al nucleo ferromagnetico formando n1 spire, il secondo è arrotolato formando n2 spire. I trasformatori vengono frequentemente adoperati per convertire correnti ad alta tensione a correnti a bassa tensione, o viceversa, a seconda del loro rapporto spire. Franco collega un trasformatore avente n1 = 40 e n2 = 20 spire, a una pila da 9 V, come in figura. Che valore di tensione leggerà Franco fra i capi A e B?

18. Una pallina effettua un moto periodico rimbalzando fra due muri, effettuando urti perfettamente elastici. Che forma ha il grafico del moto della pallina, in un sistema di riferimento spazio-velocità?

19. Dal punto di vista dimensionale, la costante di Planck è:

20. Il principio alla base della bomba atomica è la reazione a catena di fissione nucleare, il fenomeno fisico per cui il nucleo atomico di certi elementi con massa atomica superiore a 230 si può dividere (fissione) in due o più nuclei di elementi più leggeri quando viene colpito da un neutrone libero. Quale tipo d’interazione fondamentale è responsabile dell’elevata quantità di energia liberata dalla bomba?

21. Un fisico sbadato ha progettato un esperimento che consiste nel fare interagire una particella carica esploratrice con alcuni corpi elettricamente carichi e alcuni solenoidi percorsi da corrente, e nel misurare gli effetti elettrici e magnetici sulla particella esploratrice. Tuttavia commette un errore: nel fare i calcoli ove è richiesta la ‘regola della mano destra’, adopera erroneamente la mano sinistra. A causa di questo errore, quale differenza vi sarà fra le previsioni teoriche del fisico e il risultato fisico dell’esperimento?

22. Marco carica un condensatore piano fino a portarlo a un certo valore di carica Q. Chiamiamo E il campo elettrico (costante) presente al suo interno. Alla fine del processo di caricamento, cosa si può dire sul condensatore di Marco?

23. (Ok questa è un po’ tremenda ahahah…) Si consideri il sistema fisico rappresentato in figura. È presente una particella di carica negativa –q inizialmente ferma. È presente inoltre un filo orizzontale percorso da corrente diretta verso destra con velocità di deriva v, e il filo si muove verso sinistra alla stessa velocità v, dimodoché gli elettroni presenti nel filo rimangano fermi rispetto al sistema di riferimento scelto. Cosa succede alla particella di carica –q?

24. Un professore di fisica sta correggendo il compito d’esame di cinque propri studenti, e si accorge che soltanto uno di loro è pervenuto al risultato corretto. Il problema consisteva nello studio di un sistema meccanico composto da tre corpi di massa nota (m1, m2, m3), e un quarto di densità volumica nota 𝜌 (rho). La distanza fra il corpo 1 e 2 è variabile nel tempo, espressa dalla funzione x(t). La distanza fra il corpo 2 e il corpo 3 è fissa, pari a Δz (delta z). Pur non conoscendo assolutamente nulla del problema fisico, né della consegna, sapresti indicare quale studente ha fatto giusto?

25. Cosa rimane costante nel moto circolare uniforme?

26. Giuseppe sta facendo galleggiare una barca di plastica nella vasca da bagno. La barca è carica di soldatini di piombo. A un certo istante i soldatini vengono gettati in acqua. Che cosa NON succede?

27. La legge di Coulomb, sopra esposta, afferma che la forza elettrica fra due cariche q1 e q2 si può calcolare moltiplicando una certa costante k per il prodotto delle due cariche (espresse in Coulomb) e dividendo poi per il quadrato della distanza interposta fra le cariche. Si immagini che due esseri umani, posti a distanza di 1 metro, posseggano ciascuno un 1% di elettroni in più rispetto ai protoni. Immaginando di approssimarli a delle cariche puntiformi q1 e q2, la forza repulsiva che si svilupperebbe fra loro sarebbe all’incirca pari alla forza peso (calcolata in condizioni di g = 9.81 m/s^2) di quale dei seguenti oggetti?

1. Si continui la seguente serie numerica: 0 1 2 4 10 34 …

2. Giocando col mappamondo, Marco ha scoperto che: 1) tracciando una linea dalla sua città a New York, e poi da New York a Londra, viene descritto un angolo di 90°. 2) Tracciando una linea dalla sua città a Londra, e poi da Londra a New York, viene descritto un angolo di 30°. Quale potrebbe essere l’angolo fra Londra, la sua città e New York?

3. Quale fra i grafici in figura rappresenta l’andamento della funzione sin^2(x)?

4. Quanto vale la somma di tutti i numeri compresi fra 3724 e 3874 (estremi inclusi)?

5. Si considerino le proprietà di parità dell’aritmetica e dell’algebra. Si compili la tabella di parità/disparità per tutte le possibili combinazioni delle proprietà sopraccitate, dopodiché si deduca un confronto fra la parità dell’aritmetica e dell’algebra. Quale delle seguenti conclusioni è corretta?

6. L’espressione in figura rappresenta la funzione sigmoide, che occupa un ruolo centrale nella descrizione di molti fenomeni biologici. Una delle tante sue peculiarità è il fatto che la sua derivata, ossia y’(x), può essere scritta in funzione della curva sigmoide stessa, ossia come y’(y). Si derivi la funzione y(x), e la si riconduca ad un’espressione del tipo y’(y).

7. Quale fra le seguenti rappresenta la corretta fattorizzazione dell’espressione: y(x) = 2 x^5 + 22 x^4 – 334 x^3 – 4528 x^2 + 45164 x – 87750

8. Si continui la seguente serie numerica: 2 3 5 7 11 13  17 …

9. La funzione seno cardinale (sinc) riveste un’importanza fondamentale nella teoria dei segnali, e si definisce come: sinc(x) = sin(πx)/(πx); quale fra i grafici in figura rappresenta l’andamento della funzione seno cardinale?

10. Il delta di Dirac, indicato con δ(x), è una funzione non ordinaria che si definisce empiricamente come un rettangolo avente base pari a 2ε e altezza pari a 1/(2ε); la base è centrata in 0, ossia il punto x = 0 coincide con il punto medio della base. Supponendo di impostare un limite per cui ε → 0, quale fra i grafici in figura rappresenta la funzione integrale del delta di Dirac?

11. Si consideri la grandezza A/(A – B), con A positivo e B negativo. Se A diminuisce, la grandezza totale come varierà?

12. Quale delle quattro quantità nella figura sopra esposta ha un valore diverso dalle altre tre?

13. Si consideri un generico polinomio di terzo grado a coefficienti reali. Quante possono essere le sue soluzioni reali?

1. Supponi di partecipare a un gioco a premi, in cui puoi scegliere fra tre porte: dietro una di esse c’è un’automobile, dietro le altre, capre. Scegli una porta, diciamo la numero 1, e il conduttore del gioco a premi, che sa cosa si nasconde dietro ciascuna porta, ne apre un’altra, diciamo la 3, rivelando una capra. Quindi ti domanda: “Vorresti scegliere la numero 2?” Ti conviene cambiare la tua scelta originale?

2. Si consideri un triangolo equilatero inscritto in una circonferenza e una corda del cerchio scelta casualmente. Qual è la probabilità che la corda sia più lunga di un lato del triangolo?

3. Franca porta a casa 100 kg di patate, costituite per il 99% di acqua. La notte le lascia fuori casa, e il vento fa evaporare una parte dell’acqua, tanto che il giorno dopo sono costituite per il 98% di acqua. Quanto peseranno?