Механика (нет в… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00017545

Идея

Стенки гладкие, трения нет — значит выполняется закон сохранения механической энергии: полная энергия $E = E_{\text{п}} + E_{\text{к}}$ остаётся постоянной. Кинетическая энергия не может быть меньше нуля, поэтому льдинка добирается только до тех мест, где график $E_{\text{п}}(x)$ не поднимается выше линии полной энергии. Там, где график упёрся в эту линию, — «стенка», поворот назад.

Разбираем график

В точке $A$ ($x = 10$ см) потенциальная энергия по графику $E_{\text{п}} \approx 2$ Дж, кинетическая $E_{\text{к}} = 2$ Дж. Полная энергия $E = 2 + 2 = 4$ Дж. Чертим горизонтальную линию на $4$ Дж — это «потолок» движения.

Льдинка движется влево, в сторону левого края. Но там график круто взмывает до $\approx5$ Дж. Это выше потолка ($5 \gt 4$), поэтому влево льдинка не убежит: чуть выше точки $A$ она остановится (где $E_{\text{п}}=4$ Дж), развернётся и покатится вправо, разгоняясь ко дну (минимум $\approx1$ Дж при $x=30$ см).

Дальше вправо график снова идёт вверх, но его вершина — около $3{,}7$ Дж, что ниже $4$ Дж. На гребне правого бугра у льдинки остаётся запас кинетической энергии $\approx0{,}3$ Дж — она переваливает через него и выкатывается из ямы вправо.

Вывод

Да, льдинка выскользнет из ямы через правый край. Через левый — нет: левая стенка ($\approx5$ Дж) выше её полной энергии ($4$ Дж).