2. Шарик бросили вертикально вверх с начальной скоростью vo. Начальное положение шарика и его положения через каждую секунду после начала движения показаны на рисунке 10. Как движется шарик: равномерно или равноускоренно? Сделайте рисунок, на котором укажите направление векторов скорости и ускорения шарика в каждой обозначенной точке.

Задача по физике 9-го класса. Цель: понять, как движется шарик, и нарисовать векторы скорости и ускорения для обозначенных точек. Короткий ответ - Движение равноускоренное (ускорение константно и направлено вниз, под действием свободного падения). Пошаговое решение 1) Обозначения и уравнения - Пусть верх вверх считать положительным направлением. - Начальная скорость v0 = vo (на старте шарик движется вверх). - Ускорение а равно свободному падению вниз: a = -g (g ≈ 9,8 м/с²). - Положение s(t) и скорость v(t) во времени t задаются кинематическими уравнениями: - v(t) = v0 + a t = vo - g t - s(t) = s0 + v0 t + ½ a t². Пусть начальное положение s0 = 0. 2) Скорость как функция времени - v(t) = vo - g t. - Это линейная зависимость: скорость уменьшается на постоянное значение g каждый дополнительный секунду. - Вектор скорости меняет направление в момент, когда v(t) становится нулём: - время до достижения максимальной высоты: tмакс = vo / g. - если t < vo/g, скорость положительная (шарик движется вверх). - если t = vo/g, скорость нулевая (максимальная высота). - если t > vo/g, скорость отрицательная (шарик падает вниз). 3) Ускорение - Ускорение постоянно равно a = -g (направлено вниз) во всех обозначенных точках. - Направление ускорения не меняется, его величина постоянна. 4) Как зависит движение в числовом примере (если подставить значения) - Пусть g ≈ 9,8 м/с². - Тогда v(t) = vo - 9,8 t. - Примеры: - t = 0: v = vo (шарик идёт вверх). - t = 1 с: v = vo - 9,8 (в зависимости от vo может быть вверх или уже вниз). - t = 2 с: v = vo - 19,6. - и т.д. - Если vo > 9,8, то шарик ещё движется вверх хотя бы в первый секунду; если vo = 9,8 — на первом шаге скорость стала нулевой; если vo < 9,8 — уже на первом шаге шарик идёт вниз. 5) Как сделать рисунок с векторами На оси вертикали изобразите траекторию шарика (линия вверх и затем вниз). Для каждого обозначенного момента времени t = 0, 1 с, 2 с, 3 с и т.д. сделайте следующее: - Вектор скорости v: нарисуйте стрелку на траектории, направление в зависимости от знака v(t): - вверх, если v(t) > 0; - вниз, если v(t) < 0; - длина стрелки пропорциональна модулю |v(t)|. - Вектор ускорения a: на всем участке стрелка ускорения направлена вниз (вниз по оси), длина стрелки пропорциональна г (можно взять одинаковую длину для всех точек, так как а = -g константно). - Примеры направлений: - до достижения вершины: скорости вверх, ускорение вниз. - в момент вершины: скорость равна нулю, ускорение вниз. - после вершины: скорости вниз, ускорение вниз. Совет по рисунку - Используйте одинаковый масштаб для скоростей в разных точках (например 1 см = 2 м/с) и отдельно масштаб для ускорения (1 см = 2 м/с²). - Отметьте точки t = 0, 1 с, 2 с, 3 с и так далее на траектории и добавьте к каждой точке две стрелки: синий или черный вектор скорости вдоль траектории и красную вектор ускорения downward. Важно - В любом случае ускорение константно и направлено вниз, поэтому движение шарика является равноускоренным. - Зависимость скорости от времени: v(t) = vo - g t, направление скорости меняется только when t crosses vo/g. Если хотите, могу привести конкретный чертёж по заданному vo (например, vo = 20 м/с) и показать точную раскладку векторов для точек t = 0, 1, 2, 3 с. Укажите vo, и я подготовлю схему с численными величинами.