В момент мячик бросают с начальной скоростью под углом к горизонту с балкона высотой (см. рисунок). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение мячика в процессе полёта, от времени .

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. (Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия мячика отсчитывается от уровня .) К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.


Решение:
Движение мячика можно разложить на два независимых движения: равномерное вдоль горизонтальной оси со скоростью и равноускоренное вдоль вертикальной оси с начальной скоростью и ускорением свободного падения . Скорость по вертикали меняется по закону .
1) Координата мячика
Так как по горизонтали скорость постоянна, координата изменяется линейно со временем: Это уравнение прямой, выходящей из начала координат. Ни один из представленных графиков не подходит для этой величины.
2) Проекция импульса мячика на ось
Импульс тела определяется произведением массы на скорость: Проекция импульса на горизонтальную ось равна: Так как все величины в этом выражении постоянны, то не зависит от времени. Это соответствует горизонтальной прямой, лежащей выше оси , то есть графику А.
3) Проекция импульса мячика на ось
Импульс по вертикали: Проекция импульса на ось меняется со временем: Это уравнение прямой линии с отрицательным угловым коэффициентом (наклоном вниз). Этому закону соответствует график Б.
4) Потенциальная энергия мячика
Потенциальная энергия вычисляется как: где высота (координата ) описывается уравнением: Следовательно, потенциальная энергия является квадратичной функцией времени и представляет собой параболу с ветвями, направленными вниз. Ни один из графиков не подходит.