Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберём движение свинцового шара, подброшенного вертикально вверх, с точки зрения физических законов.

1. Кинетическая энергия шара.
Кинетическая энергия тела рассчитывается по формуле: $E_{k} = \frac{mv^{2}}{2}$, где $m$ — масса шара, а $v$ — его скорость. При движении вертикально вверх на шар действует только сила тяжести (сопротивлением воздуха по условию пренебрегаем), которая направлена вниз. Эта сила сообщает шару ускорение свободного падения, направленное противоположно вектору скорости. В результате скорость шара постепенно уменьшается до нуля в высшей точке подъёма. Так как скорость $v$ уменьшается, то и кинетическая энергия $E_{k}$ также уменьшается. Этому соответствует цифра 2.

2. Модуль ускорения шара.
Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела определяется равнодействующей всех сил, приложенных к нему: $\vec{a} = \frac{\vec{F}_{рез}}{m}$. В данной задаче сопротивление воздуха не учитывается, поэтому на шар действует только сила тяжести $\vec{F}_{тяж} = m\vec{g}$. Следовательно, ускорение шара равно ускорению свободного падения: $\vec{a} = \vec{g}$. У поверхности Земли ускорение свободного падения является величиной постоянной ($g \approx 10 \text{ м/с}^{2}$) и не зависит от скорости или направления движения тела. Таким образом, модуль ускорения шара не изменяется. Этому соответствует цифра 3.

Сведём полученные данные в таблицу:
Кинетическая энергия: 2
Модуль ускорения: 3

Ответ: 23

Источник: ФИПИ