Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
С крыши гаража падает камень. Как при этом изменяются его скорость
и потенциальная энергия относительно поверхности Земли?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) | увеличивается |
2) | уменьшается |
3) | не изменяется |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Правильный ответ
12
Пояснение
Решение.
Рассмотрим физические процессы, происходящие при свободном падении камня с крыши гаража (сопротивлением воздуха в рамках данной задачи можно пренебречь).
1. Скорость камня.
При падении на камень действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона, эта сила сообщает телу ускорение свободного падения . Так как направление ускорения совпадает с направлением движения камня, его скорость с течением времени увеличивается. Математически это описывается формулой , где — начальная скорость (если камень просто падает, то ). Следовательно, скорость камня увеличивается (цифра 1).
2. Потенциальная энергия камня.
Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли определяется формулой , где — масса камня, — ускорение свободного падения, а — высота тела над поверхностью Земли (принятой за нулевой уровень отсчёта). В процессе падения высота постепенно уменьшается. Так как потенциальная энергия прямо пропорциональна высоте, при уменьшении потенциальная энергия камня также уменьшается (цифра 2).
Таким образом, для скорости выбираем цифру 1, а для потенциальной энергии — цифру 2.
Ответ: 12
Источник: ФИПИ