Законы Сохранения — Задание 5 ЕГЭ по физике №00015433

Что видим на графике

Кривая $E_к(t)$ имеет вид «ямы» (параболы): в начале кинетическая энергия положительна, затем уменьшается до некоторого минимума, который находится выше нуля (кривая не касается оси), а потом снова растёт — причём перед ударом $E_к$ больше, чем в начале (эта точка выше стартовой). После этого график скачком опускается до нуля и дальше идёт по оси: тело упало на землю и остановилось.

Идея

Для тела, брошенного под углом к горизонту: горизонтальная скорость $\upsilon_x$ постоянна, а вертикальная $\upsilon_y$ сначала уменьшается до нуля (в верхней точке), потом растёт. Поэтому $E_к=\tfrac12 m(\upsilon_x^2+\upsilon_y^2)$ минимальна в верхней точке, но не равна нулю (остаётся $\tfrac12 m\upsilon_x^2$). Если тело улетает ниже старта (брошено с балкона на землю), оно набирает высоту падения, и конечная энергия больше начальной.

1) Энергия всё время увеличивалась — НЕВЕРНО

Сначала график падает (до минимума), и только потом растёт. Монотонного роста нет.

2) В конце энергия равна нулю — ВЕРНО

После удара о землю график опускается до нуля и дальше идёт по оси: в конце наблюдения тело покоится, $E_к=0$.

3) Брошено под углом с балкона и упало на землю — ВЕРНО

Минимум энергии выше нуля $\Rightarrow$ в верхней точке осталась горизонтальная скорость $\Rightarrow$ бросок под углом. Энергия перед ударом больше начальной $\Rightarrow$ приземлилось ниже старта (с балкона на землю). Всё совпадает.

4) Брошено с земли и упало обратно на землю — НЕВЕРНО

Тогда старт и финиш на одной высоте, и по закону сохранения энергии $E_{к,кон}=E_{к,нач}$. Но на графике энергия перед ударом больше начальной — значит, упало ниже старта.

5) Брошено вертикально вверх с балкона — НЕВЕРНО

При вертикальном броске в верхней точке скорость равна нулю, и минимум $E_к$ был бы равен нулю (кривая коснулась бы оси). Здесь минимум выше нуля, значит движение не вертикальное.