Номер 2, страница 145 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 44. Потенциальная энергия. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 2, страница 145.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли зависит от его массы и высоты над некоторым выбранным нулевым уровнем. В данной задаче в качестве нулевого уровня удобно выбрать поверхность земли. Формула для потенциальной энергии тела имеет вид:

$$ E_p = mgh $$

где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота тела над поверхностью земли.

Из формулы следует, что потенциальная энергия $E_p$ прямо пропорциональна высоте $h$. Таким образом, чтобы найти точку с минимальной потенциальной энергией, необходимо найти точку с минимальной высотой.

Проанализируем высоты тела в каждой из четырех отмеченных точек, принимая поверхность земли за нулевой уровень ($h=0$):

В точке 1 тело находится на начальной высоте $h_1 = h_0$.

В точке 2 тело достигает максимальной высоты на своей траектории, то есть ее высота $h_2$ — наибольшая ($h_2 > h_1$).

В точке 3 тело находится на той же высоте, что и в точке 1, то есть $h_3 = h_1 = h_0$.

В точке 4 тело падает на землю, поэтому его высота $h_4 = 0$.

Сравнивая высоты в данных точках ($h_2 > h_3 = h_1 > h_4$), мы видим, что наименьшая высота достигается в точке 4. Следовательно, в этой точке потенциальная энергия тела будет минимальной.

Ответ: 4