В1. Камень брошен вертикально вниз. 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.

Решение:

Рассмотрим движение камня, брошенного вертикально вниз, с учётом того, что его движение вверх (хотя в условии сказано "брошен вниз", для анализа изменения величин во время движения вверх, будем считать, что есть фаза движения вверх) происходит под действием силы тяжести. Сопротивлением воздуха пренебрегаем, поэтому единственная сила, действующая на камень, — это сила тяжести. Эта сила постоянна по модулю и направлена вертикально вниз.

1. Соответствие величин и их изменений:

• А) Скорость: Во время движения камня вверх его скорость уменьшается.
• Б) Ускорение: Ускорение камня равно ускорению свободного падения \( g \) и направлено вниз. Оно не изменяется.
• В) Кинетическая энергия: Кинетическая энергия равна \( E_k = \frac{mv^2}{2} \). Так как скорость уменьшается, кинетическая энергия также уменьшается.
• Г) Потенциальная энергия: Потенциальная энергия связана с высотой: \( E_p = mgh \). Во время движения вверх высота камня увеличивается, следовательно, потенциальная энергия увеличивается.

2. Установка соответствия:

• 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.