ID: 00015206
На рисунке показаны силы (в заданном масштабе), действующие на небольшой шарик массой $m=100$ г, лежащий на горизонтальной поверхности. В начальный момент времени шарик удерживали неподвижным. Выберите из перечисленных ниже все верные утверждения о движении шарика после того, как он был отпущен и никаких других сил на него не действовало. В ответе укажите их номера.
1) После того, как шарик отпустили, он стал двигаться горизонтально вправо.
2) Модуль ускорения шарика приблизительно равен $31{,}6$ м/с².
3) Траекторией движения шарика является парабола.
4) Кинетическая энергия шарика через $1$ с равна $50$ Дж.
5) Через $2$ с после отпускания скорость шарика стала равна примерно $70$ м/с.
Источник: ФИПИ
Шарик отпустили, и на него действует только постоянная равнодействующая сила (та, что нарисована стрелками). По второму закону Ньютона $a=\dfrac{F}{m}$. Раз сила постоянна и тело стартует из покоя, оно поедет по прямой в направлении этой силы, разгоняясь равномерно. Масса $m=0{,}1$ кг.
По рисунку равнодействующая сила $F\approx3{,}16$ Н, тогда $a=\dfrac{F}{m}=\dfrac{3{,}16}{0{,}1}\approx31{,}6$ м/с². п.2 — верно. Это число нам пригодится для проверки остальных.
Скорость через $1$ с: $\upsilon=a t\approx31{,}6\cdot1=31{,}6$ м/с. Энергия $E_к=\dfrac{1}{2}m\upsilon^2=\dfrac{1}{2}\cdot0{,}1\cdot31{,}6^2=\dfrac{1}{2}\cdot0{,}1\cdot1000=50$ Дж. п.4 — верно. (Заодно это подтверждает $a\approx31{,}6$ м/с².)
$\upsilon=a t\approx31{,}6\cdot2=63{,}2$ м/с, а не $70$ м/с. п.5 — неверно.
Равнодействующая сила направлена не строго горизонтально (на рисунке она идёт под углом). Из покоя тело движется вдоль силы, поэтому «горизонтально вправо» — неверно. п.1 — неверно.
Парабола получается, когда начальная скорость не совпадает по направлению с силой (как у брошенного под углом тела). Здесь тело стартует из покоя, и постоянная сила гонит его строго по прямой. Значит траектория — прямая, а не парабола. п.3 — неверно.