Мяч, бро­шен­ный вертикально вверх, па­да­ет на землю. Най­ди­те график за­ви­си­мо­сти от вре­ме­ни проекции ско­ро­сти на вер­ти­каль­ную ось, на­прав­лен­ную вверх.

Пояснение.

Мяч после брос­ка движется с по­сто­ян­ным ускорением сво­бод­но­го падения, на­прав­лен­ным вниз. Следовательно, проекция ско­рости должна умень­шать­ся со вре­ме­нем по ли­ней­но­му закону, , гра­фик зависимости её от вре­ме­ни представлен на ри­сун­ке 2.

Правильный ответ: 2.

Ответ: 2

Мяч брошен с вершины скалы без начальной скорости. Найдите график зависимости модуля перемещения от времени. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Пояснение.

Поскольку мяч брошен с вершины скалы без начальной скорости, а сопротивлением воздуха можно пренебречь, зависимость модуля перемещения от времени должна иметь следующий вид:

Искомая зависимость представлена на рисунке 4. Кроме того, модуль есть величина положительная, этому критерию также удовлетворяет только график под номером 4.

Правильный ответ: 4.

Ответ: 4

Камень брошен вертикально вверх и достигает наивысшей точки в момент времени . На каком из приведенных графиков правильно показана зависимость от времени проекции скорости камня на ось , направленную вертикально вверх, с момента броска до момента ?

Пояснение.

Камень после броска движется с постоянным ускорением свободного падения, направленным вниз. Следовательно, проекция скорости на ось должна уменьшаться со временем по линейному закону, . В момент максимального подъема скорость обращается в ноль. Правильный график зависимости от времени представлен на рисунке 4.

Правильный ответ: 4

Ответ: 4

Мяч, упав с не­ко­то­рой высоты из со­сто­я­ния покоя, уда­рил­ся о Землю и под­прыг­нул вверх на такую же высоту. Какой гра­фик соответствует за­ви­си­мо­сти модуля ско­ро­сти мяча от времени?

Пояснение.

Мяч па­да­ет с ну­ле­вой начальной скоростью, по мере при­бли­же­ния к земле его ско­рость увеличивается и в мо­мент удара о землю до­сти­га­ет максимума, после чего мяч дви­жет­ся вверх с умень­ше­ни­ем скорости до пол­ной остановки.

Правильный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 2.

Тело, бро­шен­ное вер­ти­каль­но вверх со ско­ро­стью , через не­ко­то­рое время упало на по­верх­ность Земли. Какой гра­фик со­от­вет­ству­ет за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля ско­ро­сти тела от вре­ме­ни движения?

Пояснение.

На бро­шен­ное тело дей­ству­ет по­сто­ян­ное уско­ре­ние сво­бод­но­го падения, на­прав­лен­ное вниз, по­это­му первую по­ло­ви­ну пути мо­дуль скорости тела ли­ней­но умень­шал­ся до нуля, после чего тело на­ча­ло па­дать вниз, и модуль ­скорости стал ли­ней­но возрастать. При этом нужно обратить внимание на то, что даны графики зависимости модуля скорости от времени, то есть значения на графике не могут быть отрицательны.

Сила, с которой тело, находящееся под действием силы тяжести, действует на подставку или подвес, называется весом тела. В частности, если тело подвешено к динамометру, то оно действует на динамометр с силой своего веса. По третьему закону Ньютона динамометр действует на тело с такой же силой. Если при этом динамометр и подвешенное к нему тело покоятся относительно Земли, то, значит, сумма сил, действующих на тело, равна нулю, так что вес тела равен силе притяжения тела Землей. Таким образом, подвешивая тело к неподвижному динамометру, мы можем определить вес тела и равную ему силу притяжения, тела Землей. Поэтому динамометры нередко называют пружинными весами.

Вес возникает в результате притяжения Земли, но он может отличаться от силы притяжения Земли. Прежде всего, это может быть в тех случаях, когда кроме Земли и подвеса на данное тело действуют какие-либо другие тела. Так, если тело, подвешенное к весам, погружено в воду, то оно будет действовать на подвес со значительно меньшей силой, чем сила притяжения Земли. Эти случаи будут рассмотрены позднее (гл. VII), а сейчас рассмотрим, как изменяется вес тела в зависимости от ускорения, с которым движется само тело и подвес.

Рис. 76. Вес гири в начале опускания руки (б) меньше, а в момент остановки (в) больше, чем вес при неподвижном динамометре (а). Стрелки показывают направления ускорений

Подвесим гирю к динамометру и отметим его показание, пока динамометр и гиря покоятся; затем опустим быстро руку с динамометром и гирей и снова остановим руку. Мы увидим, что в начале движения, когда ускорение динамометра и гири направлено вниз, показание динамометра меньше, а в конце движения, когда ускорение динамометра и гири направлено вверх, больше, чем при неподвижном динамометре (рис. 76). Объяснение этому дает второй закон Ньютона. Если гиря, подвешенная к динамометру, остается в покое, значит, сила упругости пружины динамометра, направленная вверх, уравновешивает действующую на гирю силу тяжести, направленную вниз, так что вес гири равен силе тяжести. Но если гиря движется с ускорением, направленным вниз, это значит, что пружина динамометра действует с меньшей силой, чем требуется для равновесия, т. е. меньшей, чем сила тяжести; поэтому вес гири оказывается меньшим, чем при покоящихся динамометре и гире. Наоборот, если тело движется с ускорением, направленным вверх, это значит, что пружина динамометра действует на гирю с силой большей, чем сила тяжести; поэтому вес гири будет больше, чем при покоящихся динамометре и гире.

Таким образом, хотя сила тяжести не зависит от того, обладают ли весы и взвешиваемое тело ускорением относительно Земли, но вес тела оказывается зависящим от ускорения тела и весов. Поэтому при взвешивании на весах всегда необходимо учитывать, покоятся весы и взвешиваемое тело или имеют ускорение.

Хотя для покоящегося тела вес равен силе тяжести, эти две силы нужно четко различать: сила тяжести приложена к самому телу, притягиваемому Землей, а вес тела - к подвесу (или подставке).

Рис. 77. Сравнение веса тела и веса гирь-эталонов на рычажных весах

Кроме взвешивания тела, на пружинных весах можно применить другой способ взвешивания. Он состоит в непосредственном сравнении веса гирь и веса тела на равноплечем рычаге (рычажные весы, рис. 77). Равноплечий рычаг оказывается в равновесии, если на оба конца его действуют одинаковые силы. Поэтому, если к концам равноплечего рычага подвесить с одной стороны взвешиваемое тело, а с другой - гири-эталоны, подобранные так, чтобы рычаг был в равновесии, то вес тела будет равен суммарному весу гирь.

Рычажные весы позволяют взвешивать тела с гораздо большей точностью, чем обычные пружинные весы. Наиболее точные рычажные весы позволяют производить взвешивание тел с точностью до измеряемой величины.

Самостоятельная работа «Свободное падение»

2. Почему в воздухе кусочек ваты падает медленнее, чем железный шарик, брошенный с той же высоты?

А. Шарик имеет большую массу. Б. На шарик действует меньшая сила сопротивления воздуха.

В. На шарик действует большая сила тяжести.

3. Изменится ли ускорение падающего тела, если ему сообщить начальную скорость?

А. Увеличится. Б. Не изменится. В. Уменьшится.

4. Тело падает без начальной скорости. Какова его скорость после 2 с падения?

А. 0,2 м/с Б. 5 м/с В. 20 м/с

А. Тело падает со скоростью 9,8 м/с. Б. Тело за секунду проходит 9,8 м. В. Скорость тела при падении за каждую секунду увеличивается на 9,8 м/с.

6. Тело падает без начальной скорости и за 1 с проходит 5 м. Какое расстояние оно пролетит за 4-ю секунду?

А. 20 м Б. 35 м В. 40 м

7. Определите глубину ущелья, если камень, падая без начальной скорости, достиг его дна за 5 с? С какой скоростью камень ударился о дно ущелья?

Самостоятельная работа «Движение тела, брошенного вертикально вниз»

1.Как движется тело при свободном падении?

А. Равномерно. Б. Равноускоренно. В. Равнозамедленно.

2.Как направлены вектор ускорения и вектор скорости тела, брошенного вертикально вверх?

А. Вектор скорости и ускорения направлены вертикально вверх.

Б. Векторы скорости и ускорения направлены вертикально вниз.

В. Вектор скорости направлен вертикально вверх, а вектор ускорения – вниз.

3. Камень, брошенный вертикально вверх, упал на землю через 4 с. Выбери правильный ответ

А. Время подъема камня 3 с. Б. Время падения камня 2 с.

В. Скорость падения камня в 2 раза больше начальной скорости бросания.

4. Три тела брошены так: первое – вниз без начальной скорости, второе – вниз с начальной скоростью, третье - вверх. Одинаковы ли ускорения этих тел?

А. Ускорения всех трех тел одинаковые. Б. Ускорение второго тела самое большое. В. Ускорение третьего тела самое маленькое.

5. Что означает величина g=9,8 м/с 2 для тела, брошенного вверх?

А. Тело поднимается вверх со скоростью 9,8 м/с. Б. Тело за каждую секунду поднимается на высоту 9,8 м. В. Скорость тела при вертикальном подъеме за каждую секунду уменьшается на 9,8 м/с.

6. Мячик брошен вертикально вверх с начальной скоростью 10 м/с. Выберите правильное утверждение.

А. Высота подъема мячика 5 м. Б. Время подъема 10 с. В. Через 2 с после броска скорость мячика станет равной нулю.

7. Тело бросили вверх со скоростью 18 м/с. На какой высоте оно будет через 3 с?