Решение: График кинетической энергии
На рисунке представлен график изменения кинетической энергии свободно падающего тела с течением времени. Какие два утверждения о движении тела не противоречат представленному графику, если сопротивление воздуха мало?
Решение по шагам
4 шагаПри движении тела, брошенного под углом к горизонту, горизонтальная составляющая скорости постоянна, а вертикальная составляющая в верхней точке траектории равна нулю.
$$v^2 = v_x^2 + v_y^2$$Минимум кинетической энергии на графике не равен нулю. Следовательно, в верхней точке траектории скорость тела не была равна нулю, поэтому утверждение 4 неверно.
Кинетическая энергия в конце движения больше начальной. Так как $E_k = \dfrac{mv^2}{2}$, модуль конечной скорости больше начальной. Утверждение 5 верно.
$$E_{k,\,\text{кон}} > E_{k,\,\text{нач}} \Rightarrow v_{\text{кон}} > v_{\text{нач}}$$При броске с поверхности Земли и возвращении на ту же высоту начальная и конечная скорости по модулю были бы одинаковыми. Поэтому утверждение 3 неверно. Бросок с балкона на поверхность Земли согласуется с графиком.
Где здесь ошибаются
Считать, что в верхней точке траектории скорость тела равна нулю.
Не учитывать, что конечная кинетическая энергия больше начальной, а значит тело упало ниже точки броска.
Выбирать утверждение 3, хотя при возвращении на исходную высоту кинетические энергии в начале и конце были бы одинаковыми.