Механические… — Задание 6 ЕГЭ по физике №00016486

Идея

Маятник колеблется между крайними точками 1 и 3. Раз 1 и 3 — границы колебаний (точки разворота), то точка 2 посередине — это положение равновесия. Двигаемся от точки 2 (равновесие) к точке 1 (крайняя точка). Ключ: в положении равновесия пружина деформирована меньше всего (её потенциальная энергия минимальна), а скорость груза — максимальна; в крайней точке наоборот.

Считаем

А) Кинетическая энергия груза. В положении равновесия (точка 2) скорость максимальна → $E_k$ максимальна. В крайней точке 1 груз на мгновение останавливается → $E_k=0$. Двигаясь от 2 к 1, груз тормозит → кинетическая энергия уменьшается → 2.

Б) Потенциальная энергия пружины. $E_{p,\text{пр}}=\dfrac{k x^2}{2}$, где $x$ — деформация (отклонение от равновесия). В точке 2 (равновесие) $x$ минимально → $E_p$ минимальна. В крайней точке 1 отклонение максимально → $E_p$ максимальна. Двигаясь от 2 к 1, деформация растёт → потенциальная энергия пружины увеличивается → 1.

Проверка

Полная энергия сохраняется: кинетическая убывает ровно настолько, насколько растёт потенциальная. Сходится.

Ответ

А — 2, Б — 1, то есть 21.