5. На рисунке представлен график зависимости потенциальной энергии математического маятника (относительно положения его равновесия) от времени. Определите максимальную кинетическую энергию маятника.

Решение:

Для математического маятника, при отсутствии трения, выполняется закон сохранения механической энергии. Это означает, что сумма кинетической (Eк) и потенциальной (Eп) энергии остается постоянной:

• \[ E_k + E_п = E_{const} \]

Максимальная кинетическая энергия достигается в тот момент, когда потенциальная энергия минимальна (в данном случае, равна нулю, так как график отсчитывается от положения равновесия).

Минимальная потенциальная энергия на графике равна 0 Дж.

Максимальная потенциальная энергия на графике равна 16 Дж.

В точке максимальной потенциальной энергии (16 Дж), кинетическая энергия равна 0.

В точке минимальной потенциальной энергии (0 Дж), вся энергия маятника является кинетической, и она будет равна максимальной потенциальной энергии.

Таким образом, максимальная кинетическая энергия равна максимальной потенциальной энергии, которая составляет 16 Дж.

Ответ: 3) 16 Дж