Задание №5 — Движение под углом к горизонту

#69133Задание №5ФИПИ

Свободное падениеЗакон изменения и сохранения механической энергии

На рисунке представлен график изменения кинетической энергии свободно падающего тела с течением времени. Какие утверждения о движении тела не противоречат представленному графику, если сопротивление воздуха мало?

1) Тело брошено вертикально вверх с поверхности Земли и упало на балкон.
2) Тело брошено под углом к горизонту с балкона и упало на поверхность Земли.
3) Тело брошено под углом к горизонту с поверхности Земли и упало обратно на Землю.
4) В верхней точке траектории скорость тела была равна нулю.
5) Перед падением модуль скорости тела был больше начальной скорости.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Кинетическая энергия связана с модулем скорости: $E_k = \dfrac{m\upsilon^2}{2}$ , поэтому по графику $E_k(t)$ можно судить о скорости тела.

По графику видно два ключевых факта:

минимальное значение $E_k$ не равно нулю, значит в самой высокой точке траектории скорость тела не обращалась в нуль — у неё оставалась горизонтальная составляющая, то есть тело бросили под углом к горизонту, а не вертикально;
конечное значение $E_k$ больше начального, значит перед падением модуль скорости был больше начального, и тело опустилось ниже точки броска.

1) При вертикальном броске в верхней точке скорость и $E_k$ обращались бы в нуль, чего на графике нет; кроме того, при падении на балкон конечная энергия была бы меньше начальной — неверно.
2) Бросок под углом с балкона на землю: скорость в верхней точке отлична от нуля, а конечная высота меньше начальной, поэтому $E_k$ в конце больше, чем в начале — верно.
3) Если бы тело вернулось на прежнюю высоту, по закону сохранения энергии конечная $E_k$ равнялась бы начальной, а по графику она больше — неверно.
4) Минимум $E_k$ на графике отличен от нуля, значит в верхней точке скорость не равна нулю — неверно.
5) Конечное значение $E_k$ больше начального, значит и модуль скорости перед падением больше начального — верно.

Ответ: 25