Условие: В инерциальной системе отсчёта вдоль оси движется тело массой 20 кг. На рисунке приведён график зависимости проекции скорости этого тела от времени .

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно этого движения.
- В промежутке времени от 0 до 30 с модуль перемещения тела в 2 раза меньше, чем в промежутке времени от 60 до 90 с.
- В момент времени 95 с проекция равнодействующей сил, действующих на тело, отрицательна.
- В промежутке времени от 90 до 100 с направление равнодействующей сил, действующих на тело, совпадает с направлением скорости тела.
- В промежутке времени от 10 до 30 с равнодействующая сил, действующих на тело, совершает работу, равную нулю.
- Кинетическая энергия тела в момент времени 15 с равна 40 Дж.
Решение:
1) Неверно
Величина перемещения определяется площадью фигуры под графиком. Для первого участка это треугольник:
Для второго интервала (60-90 с) фигурой является трапеция:
2) Верно
Поскольку на отрезке 90–100 с график является прямой линией, ускорение здесь постоянно. Рассчитаем его:
Согласно второму закону Ньютона, проекция силы равна . Так как масса положительна, а ускорение отрицательно, то и будет отрицательной величиной.
3) Неверно
Как было показано ранее, равнодействующая сила смотрит в сторону, противоположную оси . В это же время скорость тела направлена вдоль оси (хотя и убывает по модулю). Следовательно, векторы силы и скорости направлены в разные стороны.
4) Неверно
Из второго закона Ньютона . На промежутке 10–30 с скорость растет линейно, значит, ускорение положительное, и сила не равна нулю. Работа вычисляется по формуле:
Так как сила и перемещение направлены одинаково (), работа имеет ненулевое значение.
5) Верно
Сначала определим ускорение на стартовом промежутке:
Теперь найдем скорость в момент с:
Вычислим кинетическую энергию: