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.
Ответ: 3.