ID: 00025428
В момент t=0 мячик бросают с начальной скоростью \overset{\to}{\upsilon }_{0} под углом \alpha к горизонту с балкона высотой h (см. рисунок). Графики А и Б отображают зависимости физических величин, характеризующих движение мячика в процессе полёта, от времени t . Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать. Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия мячика отсчитывается от уровня y=0. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Б)
1) проекция импульса мячика на ось y
2) кинетическая энергия мячика
3) проекция импульса мячика на ось х
4) потенциальная энергия мячика А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
Мячик бросили под углом α к горизонту с балкона высотой h. Пока мячик летит, на него действует только сила тяжести: горизонтальное движение равномерное, а вертикальное — равноускоренное с ускорением -g.
Проекция импульса на ось x: p_x=mv_0\cos\alpha. Горизонтальных сил нет, значит p_x не меняется во время полёта — постоянная положительная величина, горизонтальная прямая выше нуля. Это график А.
Потенциальная энергия E_п=mgy, а координата y(t)=h+v_0\sin\alpha\, t-\dfrac{gt^{2}}{2} — парабола, которая стартует с положительного значения h (мячик бросают с высоты), поднимается до максимума в верхней точке траектории и опускается до нуля, когда мячик долетает до земли. Раз E_п пропорциональна y, её график имеет точно такую же форму — это график Б.
Кинетическая энергия и проекция импульса на ось y меняются иначе: p_y — это убывающая прямая, переходящая через ноль, а кинетическая энергия никогда не обращается в постоянную величину и не ведёт себя как парабола, стартующая с положительного значения без последующего роста скорости в начале. Ни одна из них не совпадает с константой А или аркой Б.
Значит график А — проекция импульса на ось x (пункт 3), график Б — потенциальная энергия (пункт 4).