ID: 00015433
На рисунке представлен схематичный вид графика изменения кинетической энергии тела $E_к$ с течением времени $t$. Выберите все верные утверждения, описывающие движение в соответствии с данным графиком.
1) В процессе наблюдения кинетическая энергия тела всё время увеличивалась.
2) В конце наблюдения кинетическая энергия тела становится равной нулю.
3) Тело брошено под углом к горизонту с балкона и упало на землю.
4) Тело брошено под углом к горизонту с поверхности земли и упало обратно на землю.
5) Тело брошено вертикально вверх с балкона и упало на землю.
Источник: ФИПИ
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 в конце $E_к$ больше, чем в начале (конечная точка выше стартовой).
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.
Сначала график падает (до минимума), и только потом растёт. Монотонного роста нет.
В конце $E_к$ наибольшая (тело быстрее всего у земли), а не нулевая.
Минимум энергии выше нуля $\Rightarrow$ в верхней точке осталась горизонтальная скорость $\Rightarrow$ бросок под углом. Конечная энергия больше начальной $\Rightarrow$ приземлилось ниже старта (с балкона на землю). Всё совпадает.
Тогда старт и финиш на одной высоте, и по закону сохранения энергии $E_{к,кон}=E_{к,нач}$. Но на графике конечная энергия больше начальной — значит, упало ниже старта.
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.