Законы Сохранения — Задание 5 ЕГЭ по физике №00001576 | Global EE
Законы Сохранения — Задание 5 ЕГЭ по физике №00001576
№2. Задание 5
ID: 00001576
Учащиеся роняли с башни шарики для настольного тенниса и снимали их полёт цифровой видеокамерой. Обработка видеозаписей позволила построить графики зависимости пути s, пройденного шариком, и его скорости V от времени падения t.
Выберите все утверждения, подтверждаемые приведёнными графиками.
1) Величина ускорения, с которым падал шарик, увеличивалась в интервале времени ($0-t_{3}$) и оставалась постоянной при $t > t_{4}$.
2) В течение всего времени падения ($0-t_{5}$) потенциальная энергия шарика B поле тяжести, отсчитываемая от основания башни, увеличивалась.
3) Сумма кинетической и потенциальной энергий шарика оставалась неизменной во время падения.
4) В интервале времени ($0-t_{3}$) величина импульса шарика постоянно возрастала.
5) Величина ускорения, с которым падал шарик, уменьшалась в интервале времени ($0-t_{3}$).
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
Графики $s(t)$ и $v(t)$ при падении шарика с башни (с учётом сопротивления воздуха)
Найти:
Все верные утверждения
Решение:
На первом участке ($0$ до $t_3$) путь $s(t)$ — парабола, скорость $v(t)$ растёт нелинейно (как парабола с ветвями вниз). На втором участке ($t \gt t_4$) путь линейный, скорость постоянная — шарик достиг скорости витания.
Утверждение 1 — ускорение возрастало от 0 до $t_3$ и осталось постоянным при $t \gt t_4$. На самом деле скорость на первом участке растёт нелинейно, значит ускорение убывало (от максимума до нуля). Неверно.Утверждение 2 — потенциальная энергия шарика в поле тяжести увеличивалась. При падении высота уменьшается, значит потенциальная энергия $E_p = mgh$ уменьшается. Неверно.Утверждение 3 — сумма кинетической и потенциальной энергий не изменялась. Если бы воздух не оказывал сопротивления, скорость изменялась бы линейно. Но график $v(t)$ — парабола (нелинейный рост), что указывает на наличие сопротивления воздуха. Значит, часть энергии теряется, полная механическая энергия убывает. Неверно.Утверждение 4 — в интервале $0$ до $t_3$ импульс шарика постоянно возрастал. Импульс $p = mv$. Скорость на этом участке растёт (по графику $v(t)$), значит импульс тоже возрастает. Верно.Утверждение 5 — ускорение шарика уменьшалось в интервале $0$ до $t_3$. График $v(t)$ — парабола, направленная ветвями вниз: скорость нарастает всё медленнее. Это означает, что ускорение уменьшалось (от $g$ до 0 по мере роста силы сопротивления). Верно.
