№5. В какой из ниже указанных ситуаций, водитель равномерно движущегося автомобиля обладает наименьшей кинетической энергией?

Кинетическая энергия вычисляется по формуле:

\[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 \]

где m — масса объекта, а v — его скорость.

Чтобы кинетическая энергия была наименьшей, нужно, чтобы скорость относительного движения была минимальной.

• А) относительно трассы — скорость автомобиля относительно земли.
• Б) относительно пешехода, идущего навстречу машине — скорость будет суммой скоростей автомобиля и пешехода (если они движутся друг к другу), что даст высокую относительную скорость.
• В) относительно машины, движущейся в ту же сторону с меньшей скоростью — относительная скорость будет разностью скоростей. Если скорость автомобиля больше, то эта разность будет положительной и чем меньше вторая скорость, тем больше будет эта разность.
• Г) относительно автомобиля, движущегося в обратном направлении с той же скоростью — относительная скорость будет суммой скоростей (так как они движутся навстречу друг другу), что приведет к высокой кинетической энергии.

Наименьшая относительная скорость будет в ситуации, когда автомобиль движется в ту же сторону, но с большей скоростью, чем другой объект. В варианте В, автомобиль движется в ту же сторону с меньшей скоростью. Следовательно, его скорость относительно этого другого объекта будет минимальной, если рассматривать его самого как точку отсчета, тогда как другой объект будет иметь наименьшую относительную скорость.

Чтобы кинетическая энергия была наименьшей, необходимо, чтобы относительная скорость была минимальной. Рассмотрим вариант В: автомобиль движется в ту же сторону с меньшей скоростью. Если мы рассматриваем кинетическую энергию водителя (а следовательно, и автомобиля) относительно машины, движущейся в ту же сторону с меньшей скоростью, то относительная скорость будет равна разности их скоростей. Эта разность будет меньше, чем скорость самого автомобиля относительно земли (вариант А), или скорость относительно встречного объекта (вариант Б и Г).

Ответ: В) относительно машины, движущейся в ту же сторону с меньшей скоростью