напиши ответы
Сверь числа и знаки с фото.
Задание № 3
Ученик проводит опыт по исследованию превращений механической энергии тел. Кинетическая энергия шарика меняется в соответствии с графиком, представленным на рисунке. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Проанализировав график, выберите все верные утверждения.
[Рисунок: график зависимости кинетической энергии \(E_{к}\) (вертикальная ось, направлена вверх) от времени \(t\) (горизонтальная ось, направлена вправо), начало координат отмечено 0; кривая начинается на максимальном значении \(E_{к}\) при \(t>0\), плавно убывает до минимума, лежащего выше оси \(t\) примерно на одну клетку, и затем симметрично возрастает до первоначального максимального значения; поле графика разбито на клетки.]
- Потенциальная энергия шарика в течение всего времени наблюдения равна 0.
- Ученик равномерно бежал с шариком в руке, а затем бросил его под углом к горизонту.
- Шарик горизонтально брошен с некоторой высоты.
- Скорость шарика в течение всего времени наблюдения увеличивается.
- Скорость шарика в конце наблюдения во второй раз достигает своего максимального значения.
Ответ: 2 и 5.
Что показывает график
Кинетическая энергия сначала убывает от максимального значения до минимума, причём минимум не равен нулю (точка лежит выше оси \(t\)), а затем снова возрастает до того же максимального значения.
Ключевой шаг — закон сохранения энергии
Сопротивлением воздуха пренебрегаем, поэтому
\[ E_k + E_p = \text{const} \]
Значит, где \(E_k\) минимальна, там \(E_p\) максимальна — это верхняя точка траектории. Но минимум \(E_k\) не нулевой, то есть в верхней точке скорость не исчезает: у шарика остаётся горизонтальная составляющая скорости. Именно так и бывает при броске под углом к горизонту (при броске вертикально вверх \(E_k\) в верхней точке обратилась бы в нуль). Это подтверждает утверждение 2.
Проверка остальных утверждений
- Неверно: \(E_k\) меняется, значит \(E_p\) тоже меняется — всё время нулём она быть не может.
- Неверно: при горизонтальном броске \(v=\sqrt{v_0^{2}+g^{2}t^{2}}\), энергия только растёт — график был бы возрастающим, а не «ямой».
- Неверно: скорость сначала убывает, потом растёт.
- Верно: максимум скорости достигается в начале наблюдения и второй раз в конце, когда шарик возвращается на ту же высоту с той же по модулю скоростью.
Как узнавать похожие задачи
- «Яма» с ненулевым дном → бросок под углом к горизонту;
- «яма» до самого нуля → бросок вертикально вверх;
- только подъём → горизонтальный бросок или свободное падение;
- горизонтальная прямая → движение с постоянной скоростью.
