Законы Сохранения — Задание 5 ЕГЭ по физике №00015209

Идея

На наклонной плоскости вдоль неё действуют две силы: скатывающая составляющая тяжести $mg\sin\alpha$ и трение $\mu mg\cos\alpha$. При движении вверх обе тормозят шайбу, поэтому замедление большое; при движении вниз трение направлено вверх и «вычитается» из тяжести, поэтому ускорение маленькое. Из-за трения часть энергии теряется, и вниз шайба возвращается медленнее.

Ускорения вверх и вниз

Вверх: $a_{\uparrow}=g(\sin\alpha+\mu\cos\alpha)$. Вниз: $a_{\downarrow}=g(\sin\alpha-\mu\cos\alpha)$. Видно, что $a_{\uparrow}\gt a_{\downarrow}$.

Разбираем утверждения

1) Расстояние вверх и вниз одно и то же, но вниз ускорение меньше, значит, время вниз больше времени вверх. Равенства нет — неверно.

2) Часть кинетической энергии «съедает» трение (туда и обратно), поэтому к подножию шайба приходит со скоростью меньше $v_0$. Верно.

3) Сила трения по модулю одинакова ($\mu mg\cos\alpha$), путь вверх и вниз один и тот же, значит, и модуль работы трения одинаков. Верно.

4) Сразу после удара кинетическая энергия идёт и на подъём (рост потенциальной энергии), и на работу против трения. Поэтому $\Delta E_p \lt E_{k}$, равенства нет — неверно.

5) Мы показали $a_{\uparrow}\gt a_{\downarrow}$, то есть ускорение вверх больше, а не меньше — неверно.