B2. Камень брошен вертикально вверх. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время его движения вверх и если изменяются, то как? Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Влиянием сопротивления воздуха пренебречь.

Анализ задачи B2:

Мы рассматриваем движение камня, брошенного вертикально вверх. Сопротивлением воздуха пренебрегаем. Это означает, что на камень действует только сила тяжести, а следовательно, ускорение свободного падения.

Движение камня вверх:

1. Скорость (А): Камень брошен вверх, значит, его начальная скорость направлена вверх. Под действием силы тяжести (направленной вниз), скорость камня будет уменьшаться. В верхней точке траектории скорость будет равна нулю. Затем камень начнет падать вниз, и его скорость будет увеличиваться в направлении вниз.

2. Ускорение (Б): На камень действует только сила тяжести (\( F = mg \)), направленная вниз. По второму закону Ньютона (\( a = F/m \)), ускорение камня будет равно (\( a = g \)), и оно всегда направлено вниз. Поскольку камень движется вверх, ускорение направлено против скорости. Величина ускорения свободного падения (\( g \)) остается постоянной.

3. Кинетическая энергия (В): Кинетическая энергия (\( E_k = \frac{1}{2}mv^2 \)) зависит от квадрата скорости. Поскольку скорость камня при движении вверх уменьшается (от начальной максимальной до нуля в верхней точке), кинетическая энергия также будет уменьшаться.

4. Потенциальная энергия (Г): Потенциальная энергия (\( E_p = mgh \)) зависит от высоты (\( h \)). Камень, брошенный вверх, поднимается, поэтому его высота увеличивается. Следовательно, потенциальная энергия будет увеличиваться.

Теперь сопоставим с вариантами ответов:

• А) скорость: уменьшается (при движении вверх).
• Б) ускорение: не изменяется (остается равным g, направленным вниз).
• В) кинетическая энергия: уменьшается (так как скорость уменьшается).
• Г) потенциальная энергия: увеличивается (так как высота увеличивается).

Соответствие:

• А) скорость → 1) уменьшается
• Б) ускорение → 3) не изменяется
• В) кинетическая энергия → 1) уменьшается
• Г) потенциальная энергия → 2) увеличивается

Ответ:

А) 1, Б) 3, В) 1, Г) 2