Кинематика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00042979

Что тут происходит. Камень бросили с высоты $h$ под углом $\alpha$ к горизонту, вверх (на рисунке вектор $\vec v_0$ смотрит вверх-вправо). Сначала камень поднимается, в верхней точке траектории его вертикальная скорость на миг становится нулём, потом он падает. Сопротивления воздуха нет, поэтому на камень действует только сила тяжести. Нужно понять, какие величины показывают графики А и Б.

График Б. Это горизонтальная прямая ниже нуля — величина всё время постоянна и отрицательна. На камень действует только сила тяжести, поэтому его ускорение всё время равно $\vec g$ и направлено вниз, против оси $y$: $$a_y=-g$$ Оно не меняется весь полёт. Из списка так ведёт себя только проекция ускорения на ось $y$. Проекция импульса $p_y=mv_y$ не подходит: вертикальная скорость меняется от положительной к отрицательной. Под буквой Б — цифра 3.

График А. Он начинается выше нуля, сначала опускается до наименьшего значения (но не до нуля), потом растёт всё быстрее. Сравним кандидатов. Потенциальная энергия $E_{\text{п}}=mgy$ повторяет высоту: камень брошен вверх, поэтому сначала она растёт, а потом падает — это «горка», а не «яма». Кинетическая энергия $E_{\text{к}}=\dfrac{mv^2}{2}$ ведёт себя наоборот: при подъёме камень тормозит по вертикали, и энергия уменьшается; при падении он разгоняется, и энергия растёт. В верхней точке она минимальна, но не ноль: горизонтальная скорость $v_0\cos\alpha$ никуда не девается. Это и есть график А. Под буквой А — цифра 4.

Проверим себя законом сохранения энергии. Сопротивления нет, значит $E_{\text{к}}+E_{\text{п}}=\text{const}$: сколько одна энергия теряет, столько другая получает. График потенциальной энергии был бы зеркальным отражением графика А — «горкой». Наименьшее значение у графика А приходится на момент верхней точки $t=\dfrac{v_0\sin\alpha}{g}$, когда $v_y=0$.