Задание №4 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберем движение камня поэтапно, учитывая наличие сопротивления воздуха (атмосферы).

1. Анализ полной механической энергии: По условию камень движется в тормозящей его атмосфере. Это означает, что на него действует сила сопротивления воздуха (сила трения). Работа этой силы всегда отрицательна, так как она направлена против движения. Следовательно, полная механическая энергия камня $E = E_{кин} + E_{пот}$ постоянно уменьшается в процессе полета из-за перехода части энергии во внутреннюю (нагрев).

2. Сравнение энергий в точках 1 и 3 (пропуски А и Б):
Точки 1 и 3 находятся на одной горизонтальной линии (на одной высоте $h$). Потенциальная энергия тела в поле тяжести определяется формулой $E_{пот} = mgh$. Так как высоты одинаковы, потенциальная энергия в положении 3 равна потенциальной энергии в положении 1 (пропуск Б — 1).
Поскольку полная механическая энергия в точке 3 меньше, чем в точке 1 ($E_3 < E_1$), а потенциальные энергии равны ($E_{пот3} = E_{пот1}$), то кинетическая энергия в точке 3 должна быть меньше, чем в точке 1 ($E_{кин3} < E_{кин1}$) (пропуск А — 3).

3. Работа сил на участке 2–3 (пропуски В и Г):
На участке 2–3 камень движется вниз.
Сила трения (сопротивления воздуха) всегда направлена противоположно вектору скорости. При движении вниз она направлена вверх. Так как угол между силой и перемещением составляет $180^{\circ}$, сила трения совершает отрицательную работу (пропуск В — 6).
Сила тяжести направлена вертикально вниз. На участке 2–3 направление движения камня (вниз) совпадает с направлением силы тяжести (угол между ними острый). Следовательно, сила тяжести совершает положительную работу (пропуск Г — 5).

Сопоставим полученные выводы со списком слов:
А — меньше (3)
Б — равна (1)
В — отрицательный (6)
Г — положительный (5)

Ответ: 3165

Источник: ФИПИ