ID: 00026289
На рисунке представлен график изменения кинетической энергии свободно падающего тела с течением времени. Какие два утверждения о движении тела не противоречат представленному графику, если сопротивление воздуха мало?
1) Тело брошено вертикально вверх с поверхности Земли и упало на балкон.
2) Тело брошено под углом к горизонту с балкона и упало на поверхность Земли.
3) Тело брошено под углом к горизонту с поверхности Земли и упало обратно на Землю.
4) В верхней точке траектории скорость тела была равна нулю.
5) Перед падением модуль скорости тела был больше начальной скорости.
Источник: ФИПИ
На графике кинетическая энергия тела сначала убывает, достигает минимума (но не падает до нуля!), а затем растёт, причём в конце график заканчивается выше, чем начинался.
Раз кинетическая энергия в нижней точке графика не равна нулю, значит скорость тела там не равна нулю. Для тела, летящего по параболе (брошенного под углом к горизонту), в верхней точке траектории вертикальная скорость обращается в ноль, а горизонтальная остаётся прежней — поэтому кинетическая энергия там минимальна, но положительна. Если бы тело бросили строго вертикально, в верхней точке скорость (а с ней и $E_к$) была бы равна нулю — а на графике этого нет.
Значит, тело двигалось не по вертикали, а по параболе — было брошено под углом к горизонту. Утверждение $4$ («в верхней точке скорость была равна нулю») неверно.
То, что конечное значение $E_к$ на графике выше начального, означает, что тело закончило движение на меньшей высоте, чем начало — то есть упало ниже точки броска. Это соответствует утверждению $2$: тело бросили под углом с балкона, а упало оно на землю (более низкую точку).
Утверждение $3$ («брошено с земли и упало обратно на землю») не подходит: при равных начальной и конечной высоте кинетическая энергия в начале и конце была бы одинаковой, а график несимметричен.
Раз конечная кинетическая энергия больше начальной, то и конечная скорость больше начальной — это в точности утверждение $5$.
Значит, верны утверждения $2$ и $5$.