Механические… — Задание 6 ЕГЭ по физике №00028593

Груз на длинной нерастяжимой нити отклонили на малый угол и отпустили без начальной скорости в момент $t=0$ — это свободные гармонические колебания математического маятника с периодом T.

Скорость груза в момент отпускания равна нулю (груз ведь отпустили из состояния покоя), а затем меняется по синусоиде, симметрично переходя через ноль и принимая как положительные, так и отрицательные значения за период T. График, который стартует ровно из нуля и колеблется вокруг него, — это график А, и он соответствует проекции скорости $\upsilon_x$ (пункт 2).

Проекция ускорения при гармонических колебаниях пропорциональна смещению с обратным знаком: $a_x=-\omega^{2}x$. В начальный момент груз находится в крайнем отклонённом положении, поэтому ускорение там тоже принимает по модулю наибольшее значение (направлено к положению равновесия, то есть в сторону, противоположную начальному смещению) и дальше меняется по колебательному закону, дважды меняя знак за период. Это график Б (пункт 3).

Координата х в момент $t=0$ равна начальному отклонению — крайнему значению с противоположным ускорению знаком, поэтому её график не совпадает по фазе с графиком Б. Потенциальная энергия, в свою очередь, никогда не бывает отрицательной, а оба показанных графика уходят в отрицательную область — значит энергия сюда не подходит вовсе.

Итог: график А — проекция скорости $\upsilon_x$ (2), график Б — проекция ускорения $a_x$ (3).