ID: 00028591
После удара в момент времени $t=0$ шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости с начальной скоростью $\overset{\to}{\upsilon }_{0} ,$ как показано на рисунке.
В момент времени $t_{0}$ шайба вернулась в исходное положение. Графики А и Б отображают изменение с течением времени физических величин, характеризующих движение шайбы.
Установите соответствие между графиками и физическими величинами, изменение которых со временем эти графики могут отображать.
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 ускорения $a_{y}$
2) проекция скорости $\upsilon _{x}$
3) кинетическая энергия $E_{\text{к}}$
4) полная механическая энергия $E_{\text{мех}}$ А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
Шайба после удара скользит вверх по гладкой наклонной плоскости, тормозится силой тяжести, останавливается в верхней точке и скатывается обратно, возвращаясь в исходную точку к моменту $t_0$.
Плоскость гладкая, значит трения нет, а сила тяжести — потенциальная сила. Поэтому полная механическая энергия шайбы сохраняется всё время движения: $E_{мех}=\text{const}$. Её график — горизонтальная прямая, причём выше нуля (энергия положительна). Это в точности график А.
Кинетическая энергия $E_к=\dfrac{mv^{2}}{2}$, наоборот, всё время меняется: в начале она максимальна (скорость $v_0$), в точке разворота падает до нуля (шайба на мгновение останавливается), а затем снова растёт до той же максимальной величины, когда шайба возвращается со скоростью $v_0$. Получается график в виде «ямы»: начинается и заканчивается на максимуме, а в середине касается нуля. Это график Б.
Проекция ускорения постоянна по модулю ($a=g\sin\alpha$) и не меняет знака вдоль оси движения на всём пути, поэтому её графиком была бы простая горизонтальная прямая, а не «яма». Проекция скорости меняется линейно и один раз проходит через ноль в точке разворота — её график наклонная прямая. Ни тот, ни другой вид не совпадает с показанными кривыми.
Итог: график А — полная механическая энергия (пункт 4), график Б — кинетическая энергия (пункт 3).