Global EE

Законы Сохранения — Задание 6 ЕГЭ по физике №00016617

Задание №6. Механика. Установление Соответствия

Законы Сохранения

№2. Задание 6

ID: 00016617

Маленький шарик массой $m$ находится на краю горизонтальной платформы на высоте $100$ м над уровнем Земли. Шарику сообщают начальную скорость, направленную вертикально вверх, модуль которой равен $20$ м/с, и отодвигают платформу в сторону от линии движения шарика. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало.

Как изменятся следующие физические величины через 5 секунд после начала движения шарика:

А) кинетическая энергия шарика;
Б) потенциальная энергия шарика (относительно Земли);
В) модуль импульса шарика?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Это свободное движение под действием тяжести: горизонтально ничего нет, по вертикали ускорение $g=10$ м/с². Возьмём ось вверх, найдём скорость и высоту через $t=5$ с и сравним с начальными значениями.

Шаг 1. Скорость и модуль импульса (А и В)

$v=v_0-gt=20-10\cdot5=-30$ м/с. Знак минус — летит уже вниз, но модуль скорости $|v|=30$ м/с против начальных $20$ м/с. Значит модуль скорости вырос, а с ним и модуль импульса $p=m|v|$ — он увеличился (В, цифра 1). Кинетическая энергия $E_k=\frac{mv^{2}}{2}$ зависит от квадрата скорости: $20\to30$, то есть тоже увеличилась (А, цифра 1).

Шаг 2. Высота и потенциальная энергия (Б)

$h=h_0+v_0t-\dfrac{gt^{2}}{2}=100+20\cdot5-\dfrac{10\cdot25}{2}=100+100-125=75$ м. (Проверим, что шарик ещё в полёте: вверх он летел $2$ с до высшей точки $120$ м, падать до земли с неё $\approx4{,}9$ с, всего $\approx6{,}9$ с — на пятой секунде он ещё в воздухе.) Высота упала со $100$ до $75$ м, поэтому потенциальная энергия $E_p=mgh$ уменьшилась (Б, цифра 2).

Ответ

121

Видеоразбор

Другие задания по теме «Законы Сохранения» (8)