Тело брошенное под углом к горизонту движется по криволинейной траектории: Тело, брошенное пол углом α к горизонту движется по криволинейной траектории. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало, и в точке

Тест ЕГЭ — 2015 по физике. Вариант 1

 

ТЕСТ ЕГЭ — 2015 ПО ФИЗИКЕ

ВАРИАНТ 1

 

Часть 1

  1. На рисунке представлен график зависимости проекции υ_x скорости автомобиля от времени t.

  Проекция ускорения автомобиля в интервале от момента времени 2 с до момента времени 4 с представлена верно графиком

 

 

 

  2. На каком расстоянии от центра планеты радиусом R сила гравитационного притяжения, действующая на тело, в 2 раза меньше, чем у поверхности планеты?

  1) 2R

  2) R√2

  3) 0,5 · R

  4) R · √0,5

 

 

  3. Автомобиль массой 2m, движущийся со скоростью v, сталкивается с неподвижным автомобилем массой m. После столкновения они движутся как одно целое. Каким суммарным импульсом обладают два автомобиля после столкновения? Механическая энергия не расходуется на нагревание, трение и деформацию в процессе и после столкновения.

 

 

  4. Тело, брошенное под углом к горизонту, движется по криволинейной траектории. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало, и в точке А этой траектории вектор скорости имеет направление по стрелке 1 на рисунке. Какое направление имеет вектор ускорения тела? В ответе укажите номер этого вектора.

 

 

 

  5. При выходе в открытый космос космонавт сначала оставался на расстоянии 10 м от центра масс орбитальной станции, а затем оказался на расстоянии 100 м от него. Во сколько раз уменьшилась сила гравитационного взаимодействия между станцией и космонавтом, если масса станции 20 т, масса космонавта в скафандре 100 кг?

 

 

  6. Брусок движется равномерно по горизонтальной поверхности. Установите для силы трения соответствие между параметрами силы и свойствами вектора силы:

  1) вертикально вниз

  2) против направления вектора скорости

  3) вертикально вверх

  4) обратно пропорционален площади поверхности бруска

  5) пропорционален силе нормального давления

  6) обратно пропорционален силе нормального давления

  7) пропорционален площади поверхности бруска

  8) не зависит от площади поверхности бруска

  Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Направление вектора
Модуль вектора

 

 

  7. Сидения каруселей вращаются на одном уровне от Земли по окружности неизменного радиуса с неизменной линейной скоростью. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время такого движения сидений 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.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ              ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

  А) угловая скорость                        1) не изменяется

  Б) ускорение                                  2) увеличивается

  В) кинетическая энергия                 3) уменьшается

  Г) потенциальная энергия               4) не изменяется по модулю,

                                                        изменяется по направлению

                                                        5) не изменяется и по модулю,

                                                        и по направлению

                                                        6) увеличивается по модулю, 

                                                        не изменяется по направлению

                                                        7) уменьшается по модулю,

                                                        не изменяется по направлению

 

А	Б	В	Г

 

 

  8.

Диффузией называется процесс

  1) переноса теплоты потоками вещества

  2) проникновения в результате теплового движения атомов одного тела в промежутки между атомами другого тела

  3) испускания и распространения энергии без непосредственного контакта между телами

  4) беспорядочные перемещения небольших твердых частиц в жидкостях или газах под действием ударов молекул жидкости или газа

 

 

  9. Каждая молекула свободно движется до столкновения с другой молкулой вещества, при столкновении изменяет модуль и направление скорости движения, движется до нового столкновения и так далее

  1) только в газообразном состоянии вещества

  2) только в жидком состоянии вещества

  3) только в газообразном и жидком состоянии вещества

  4) в газообразном, жидком и твёрдом состоянии вещества

  Какое из приведенных выше утверждений правильно?

 

 

  10. Во сколько раз увеличится давление идеального газа при постоянной концентрации, если его абсолютная температура увеличится в 2 раза?

 

 

  11. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими изохорный процесс нагревания воздуха, перечисленными в первом столбце, и их изменениями во втором столбце.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ             ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

  А) давление                               1) увеличение

  Б) объём                                    2) уменьшение

  В) температура                           3) неизменность

  Г) внутренняя энергия

 

  Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры могут повторяться.

А	Б	В	Г

 

 

  12. Жидкости массой m передано некоторое количество теплоты Q. Сначала температура жидкости увеличилась, а затем жидкость перешла в газообразное состояние. Установите соответствие между процессами и формулами, которыми они описываются. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Одному процессу могут соответствовать несколько формул.

  ПРОЦЕССЫ                      ФОРМУЛЫ

  А) нагревания                  1) Q = cmΔT

  Б) парообразования         2) Q = λm, T = const

                                         3) Q = rm, T = const

 

 

 

  13. Модуль силы взаимодействия между двумя точечными заряженными телами равен F. Чему станет равен модуль силы взаимодействия между телами, если заряд каждого тела уменьшить в n раз, и расстояние между телами уменьшить в n раз?

  1) nF

  2) F

  3) F/n²

  4) F/n⁴

 

 

  14. Как изменяются частота и длина волны света при переходе из вакуума в среду с абсолютным показателем преломления n? Выберите верное утверждение.

  1) Длина волны уменьшится в n раз, частота увеличивается в n раз

  2) Длина волны увеличивается в n раз, частота уменьшается в n раз

  3) Длина волны уменьшается в n раз, частота не изменяется

  4) Длина волны увеличивается в n раз, частота не изменяется

 

 

  15. Какое явление служит доказательством поперечности световых волн?

  1) интерференция света

  2) дифракция света

  3) поляризация света

  4) дисперсия света

 

 

  16. Рассчитайте общее сопротивление электрической цепи, представленной на рисунке.

 

 

  17. График на рисунке представляет зависимость координаты х точек среды, в которой распространяется волна, от расстояния s до источника колебаний. Какими стрелками на графике правильно отмечены амплитуда колебаний (А) и длина волны (Б)?

 

  Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 

 

  18. Автомобиль движется равноускоренно и прямолинейно с одинаковыми направлениями векторов v и a. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ                    ФОРМУЛЫ

  А) модуль скорости v                          1) v = v₀ − at

  Б) путь, пройденный за время t           2) v = v₀ + at

                                                          3) s = v₀t + at²/2

                                                          4) s = v₀t − at²/2

 

  

 

  19. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Какой цифрой обозначен переход, соответствующий испусканию атомом света наименьшей частоты?

 

  1) 1

  2) 2

  3) 3

  4) 4

 

 

  20. Каким зарядовым числом обладает атомное ядро, возникшее в результате α — распада ядра атома элемента с зарядовым числом Z?

  1) Z − 1

  2) Z − 2

  3) Z − 4

  4) Z + 1

 

 

  21. В начальный момент времени было 1000 атомных ядер изотопа с периодом полураспада 5 минут. Сколько ядер этого изотопа останется нераспавшимися через 10 минут?

 

 

  22. К источнику постоянного тока были подключены последовательно электрическая лампа накаливания и полупроводниковый терморезистор. Что произойдет с электрическим сопротивлением нити лампы и с электрическим сопротивлением полупроводникового терморезистора при уменьшении силы тока в цепи?

  Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1) увеличение

  2) уменьшение

  3) неизменность

  Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры могут повторяться.

Электрическое сопротивление                    нити лампы	Электрическое сопротивление    полупроводникового терморезистора

 

 

  23. На рисунке представлен секундомер, справа от него дано увеличенное изображение части шкалы и стрелки. Запишите показания секундомера, учитывая, что погрешность измерения равна цене деления секундомера.

  1) 41,2 с ± 0,2 с

  2) 41,1 с ± 0,2 с

  3) 41,2 с ± 0,1 с

  4) 41,1 с ± 0,1 с

 

 

  24. Результаты экспериментального исследования зависимости некоторой физической величины у от величины х представлены точками на координатной плоскости. Вертикальными линиями возле каждой точки показаны погрешности измерения координат. По оси абсцисс погрешности измерения были в несколько раз меньше и поэтому на график не нанесены. По данному графику нужно найти величину Z = y/x.

 

  Взглянув на точки и ряд последовательных вертикальных линий, два ученика выдвинули гипотезу о линейной зависимости у от х, и для подтверждения этой гипотезы попробовали провести отрезок. Им это удалось. Затем для нахождения величины Z первый ученик выбрал точку с координатами у₁ и х₁ и определил Z₁ = y₁/x₁. Второй ученик выбрал точку с координатами у₂ и х₂ и определил Z₂ = y₂/x₂. Какой результат ближе к верному?

  1) Z₁

  2) Z₂

  3) оба результата верны

  4) оба результата неверны

 

 

Часть 2

  25. Брусок массой m под действием силы F, направленной под углом α к горизонту, перемещается по прямой на горизонтальной поверхности на расстояние s. Коэффициент трения равен μ. Чему равна работа силы трения?

 

 

 

  26. Какую работу совершил газ при переходе из состояния 1 в состояние 2 (см. рис.)?

 

 

  27. Проволочная прямоугольная рамка вращается с постоянной скоростью в однородном магнитном поле, ось вращения рамки перпендикулярна вектору В индукции. Какой из графиков на рисунке соответствует зависимости ЭДС индукции в рамке от времени?

 

 

 

  28. В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 21^°С на стенке стакана с холодной водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до 7^°С. По результатам этих экспериментов определите относительную влажность воздуха. Для решения задачи воспользуйтесь таблицей. При понижении температуры воздуха в комнате конденсация паров воды из воздуха начинается при той же температуре стакана 7^°С. Изменилась ли относительная влажность воздуха?

 

  Решение

 

  Полное правильное решение каждой из задач 29 — 32 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и, при необходимости, рисунок, поясняющий решение.

  29. В аттракционе человек движется на тележке по рельсам и совершает «мёртвую петлю» в вертикальной плоскости. С какой скоростью должна двигаться тележка в верхней точке круговой траектории радиусом 4,9 м, чтобы в этой точке сила давления человека на сиденье тележки была равна 0 Н? Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с².

  Ответ

 

  30. На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объёма идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

  Ответ

 

  31. При коротком замыкании клемм аккумулятора сила тока в электрической цепи равна 24 А. При подключении к клеммам аккумулятора электрической лампы с электрическим сопротивлением нити 23 Ом сила тока в электрической цепи равна 1 А. По этим результатам измерений определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.

  Ответ

 

  32. Используя справочные данные, разрешенные на экзамене, и таблицу масс атомных ядер, вычислите энергию, освобождающуюся при осуществлении ядерной реакции

 

Массы атомных ядер

 

  Ответ

 

Механика на ЕГЭ по физике

Механика — раздел физики, изучающий виды, законы движения. На ЕГЭ встречается в номерах 1-7, 27-29. Примерно половина экзамена! Неудивительно, ведь механика в физике включает понятия скорости, ускорения, силы, массы, энергии, колебаний, волн. Хотите полностью освоить тему? Подумайте о курсах подготовки к ЕГЭ. Там дают много полезного материала, он пригодится на итоговой аттестации, для учебы в университете. В статье изучим основы механики в физике, рассмотрим главные формулы для ЕГЭ.

Теория

Изучение механики начнем с теории. Важнейшим понятием является материальная точка —  объект с пренебрежимо малыми размерами. Сохраняется только масса. Тело обозначают материальной точкой, когда оно движется поступательно, а расстояния, изучаемые в задаче, много больше размеров. В механике рассматриваются также абсолютно твердые тела. Расстояние между двумя любыми точками таких объектов остается постоянным. 

Следующее определение для задач ЕГЭ — перемещение, т.е. вектор, проведенный из точки начала движения в точку его окончания. Не путайте перемещение и путь. Путь — участок траектории, пройденный материальной точкой за определенный промежуток времени. Отношение перемещения ко времени называется скоростью: v = s / t. Задачи по механике в физике иногда рассматривают две скорости, связанные с разными системами координат. Применяется закон сложения скоростей v2 = v1 + v. Здесь  v2, v1 — скорости точки в двух системах отсчета, v — скорость системы 1, движущейся относительно системы 2. 

В заданиях по механике из ЕГЭ по физике встречается понятие ускорения — величина, отражающая быстроту изменения скорости. Она представляет собой отношение скорости к пройденному времени: a = v / t. Как и скорость, является векторной величиной. Если траектория вогнутая, ускорение делится на две составляющие. Тангенциальная направлена по касательной к траектории, нормальная перпендикулярно к ней. Далее рассмотрим виды движения: 

Название	Определение	Уравнение
Равномерное прямолинейное	Тело перемещается с постоянной скоростью, за равные промежутки времени проходит равные отрезки пути	s = s0 + vt или  x = x0 + vxt
Равноускоренное прямолинейное	Тело движется с постоянным ускорением	x = x0 + v0t + at2 / 2 или vx = v0x + axt
Движение под углом к горизонту	Тело брошено под углом к горизонту с начальной скоростью, движется по криволинейной траектории	x = v0cosαt и h = v0sinαt − gt2 / 2
Равномерное движение по окружности	Материальная точка имеет круговую траекторию, скорость в каждой точке траектории направлена по касательной к окружности. Ускорение — быстрота изменения направления	Период: T = 2πr / v Частота: υ = 1 / T Угловая скорость: ω = φ / t = 2πυ, где φ — угол поворота Ускорение: a=4π2Rv2

Следующий раздел для подготовки к ЕГЭ — динамика. Описывает законы движения тел, рассматривает инерциальные системы отсчета. Они определяются следующим образом: если на тело не воздействуют никакие силы (или они уравновешены), то тело находится в состоянии покоя или движется равномерно, прямолинейно. Количество систем в природе не ограничено, законы механики в них одинаковы. Неинерциальные системы — движущиеся относительно инерциальных с ускорением. Условие существования инерциальных систем обнаружил Ньютон, оно называется первым законом Ньютона. 

Важные формулы касаются массы. Под термином понимают величину, определяющую гравитационные, инертные свойства. Чем тяжелее тело, тем оно инертнее, тем большее ускорение придает при взаимодействии. Второй закон Ньютона выражает соотношение F = ma. В формуле появляется понятие силы —  меры взаимодействия (влияния друг на друга) тел. В механике различают силы трения, упругости, гравитационные силы. В задачах иногда встречается принцип суперпозиции: если на тело действует сразу несколько сил, их складывают, представив в виде одной, называемой равнодействующей. С силой связан третий закон Ньютона: для каждого действия есть противодействие, равное по модулю, противоположное по направлению. Запишем в виде F1 = -F2 или m1a1 = -m2a2. Еще несколько важных сил: 

• упругости. Возникает в результате деформации, направлена на возвращение тела в изначальную форму. Определяется законом Гука Fупр = -kx, k — жесткость тела, x — модуль удлинения;
• трение покоя. Два тела соприкасаются, не двигаясь относительно друг друга. Fпок = μпN, N — сила реакции опоры, а μ — коэффициент трения;
• трение скольжения. Соприкасающиеся тела движутся. Сила направлена противоположно движению. Fтр = μN;
• трение качения. Возникает, когда тело катится подобно колесу. Трение качения намного меньше скольжения. Fкач = μN.

Задания из ЕГЭ

Теорию разобрали, теперь попробуем решить задачи из ЕГЭ. 

Задание 1. На брусок массой 5 кг, движущийся по горизонтальной поверхности, действует сила трения скольжения 20 Н. Чему равна сила трения скольжения, если коэффициент трения уменьшится в 4 раза при неизменной массе?

Решение. Формула для трения скольжения: Fтр = μN. Движение горизонтальное, по второму закону Ньютона N = mg. Масса не меняется, следовательно, при уменьшении коэффициента сила уменьшается в 4 раза. 20 Н / 4 = 5 Н.

Ответ: 5

 

Задание 2. В каком случае Земля считается материальной точкой? 

1) рассчитывается длина экватора;

2) изучается земная атмосфера;

3) измеряется расстояние от Земли до Луны;

4) рассчитывается скорость движения Земли относительно Солнца.

Решение. В номерах 1, 2 изучаются свойства Земли, важны форма и размер. В номерах 3, 4 изучаемые расстояния намного больше радиуса Земли, ее можно считать материальной точкой. 

Ответ: 34

 

Задание 3. Тело равномерно движется по окружности радиусом 2 м. По графику определите модуль линейной скорости тела в интервале 0 < t < π.

Решение. Найдем связь угловой и линейной скорости: v = Rω = Rφ / t. В указанном интервале t изменяется в промежутке от -π / 4 до π / 4, следовательно, φ = π / 4 — (-π / 4) = π / 2. v = 2 • π / 2 : π = 1.

Ответ: 1.

 

Задание 4. Математический маятник колеблется с угловой амплитудой 1 градус. Уменьшили длину нити маятника и массу привязанной дробинки, оставив угловую амплитуду прежней. Определите изменение величин.

А) период колебаний

Б) запас полной механической энергии

 

1) увеличится

2) уменьшится 

3) не изменится

Решение. Период колебаний определяется выражением T=2lg. При уменьшении длины нити уменьшается период колебаний. Кроме того, уменьшится потенциальная энергия, общая механическая также станет меньше.  

Ответ: 22

 

Задание 5. Используя рисунок, определите, чему равна проекция ускорения на ось Х через 2 секунды. 

Решение. Ускорение — отношение изменения скорости к изменению t. Скорость в первую секунду была равна нулю, в точке v1 стала 1 м/с. Δv = 1 — 0 = 1. Вычисляем ускорение: 1 / 2 = 0,5 м/с2.

Ответ: 0,5. 

Мы изучили теорию по механике, разобрались, как решать задания из ЕГЭ по физике. Материал будет полезен при подготовке к экзамену, поэтому сохраните его, повторяйте. Не забывайте практиковаться, решать тематические задачи. Желаем вам удачи на итоговой аттестации!

Докажите, что траектория тела, брошенного под определенным углом к ​​горизонту, является параболой. (4 балла) ад ки рукаават ке!

Обновлено: 27 июня 2022 г.

Текстовое решение

Решение

Снаряд : Тело, брошенное в воздух под одинаковым углом к ​​горизонту (другой угол 90∘), его движение под действием силы тяжести называется
снарядом. Путь, по которому он следует, называется траекторией
. Пусть из точки O брошено тело со скоростью u под углом θ к горизонту . Скорость ‘u’ может быть разделена на две прямоугольные составляющие ux и uy вдоль осей x и y.
ux=ucosθ и uy=usinθ
После времени t пройденное горизонтальное расстояние
х=cosθ . t ……..(1)
Через время ‘t’ сек вертикальное смещение
y = u sin θ⋅t−12>2
Из (1) t = xuc0sθ
y=usinθucosθ−12g⋅ x2u2cos2θ
⇒y=tanθ−gx22u2cos2θ
Пусть tanθ = A и g2u2cos2θ=B, тогда
y=Ax−Bx2
Приведенное выше уравнение представляет собой «параболу». Следовательно, траектория снаряда — парабола.

Ответить

Пошаговое решение от экспертов, которое поможет вам в решении сомнений и получении отличных оценок на экзаменах.

---

Похожие видео

Если объект брошен под углом 60∘ к горизонту, найдите угол возвышения объекта в его высшей точке, если смотреть из точки проекции.

13025360

Мяч брошен вверх с определенной скоростью под углом тета к горизонту. График между кинетической энергией и горизонтальным смещением определяется как:

16828164

एक वस्तु A उनके क्षैतिज परास हो , तो

110486375

एक वस्तु को क्षैतिज से कितने कोण पर फेंके वह अधिकतम क्षैतिज दूरी तय करे —

234017356

A javelin thrown into air at an angle with the horizontal has a range of 200 m. Если время полета равно 5 секундам, то горизонтальная составляющая скорости снаряда в высшей точке траектории равна

256480872

.

277388726

Текст Решение

Снаряд выпущен горизонтально со скоростью u . Докажите, что его траектория является параболой. Также получите выражение для времени полета.

320269374

Снаряд выпущен горизонтально со скоростью u . Докажите, что его траектория является параболой. Также получите выражение для .
Горизонтальный диапазон .

320269375

Снаряд выпущен горизонтально со скоростью u под углом θ . Получите выражение для времени полета.

320283975

Показать, что траектория объекта, брошенного горизонтально с определенной высоты, является параболой.

571104236

Снаряд выпущен со скоростью ‘u’, составляющей угол тета с горизонтом. Докажите, что его траектория является параболой.

642643719

Тело, брошенное под углом 15∘ к горизонту с определенной скоростью, пролетит 10 м по горизонтали. Если тело брошено с той же скоростью, но под углом 45° к горизонту, найдите его дальность по горизонтали?

642769442

Текст Решение

Объект брошен со скоростью u под углом тета к горизонту. Траектория движения объекта:

643068682

Снаряд запущен с начальной скоростью V под углом к ​​горизонту. Найдите выражение для максимальной высоты, на которую он поднимется, и покажите, что его траектория является параболой.

643068830

एक प्ा प को v वेग क क्षैतिज दिशा में प् Как दिखाइए कि इसका प्रक्षेप — पथ एक परवलय है। (क) उड्डयन काल तथा (ख) क्षैतिज परास के व व्युत्पन्पन न कीजिए कीजिए।।।।। 9(@) с горизонтальным направлением. Горизонтальный диапазон объекта равен

644042647

Ньютоновская механика — Какой мяч упадет на землю первым? Мяч просто упал или мяч, брошенный через комнату?

спросил 4 года 5 месяцев назад

Изменено 4 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 33 тысячи раз

$\begingroup$

Я читал, что гравитация не влияет на горизонтальное движение объекта или наоборот, и некоторые люди говорили мне, что оба шара достигнут земли одновременно. Как это возможно, разве при броске мяча его результирующая сила не меняется (используя основной вектор, гравитацию и его горизонтальную силу), что вызывает изменение ускорения? Но как возможно, чтобы мяч одновременно коснулся земли?

• ньютоновская механика
• кинематика
• снаряд

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Допустим, вы бросаете первый мяч с горизонтальной составляющей скорости $v_x$ и вертикальной составляющей $0$. Другой мяч просто выбрасывается.

Что произойдет, если вы начнете бежать на $v_x$ в том же направлении, что и брошенный мяч, сразу после того, как вы его отпустите? Кажется, что он не имеет горизонтальной скорости и просто падает вниз, ускоряясь на из вертикальная скорость $0$. Его движение кажется неподвижному наблюдателю идентичным движению брошенного мяча: кажется, что он достигает земли в то же время, хотя вы никоим образом не возитесь с ним.

$\endgroup$

$\begingroup$

Если сопротивление воздуха пренебрежимо мало, а земля ровная, они упадут на землю одновременно.

В Principia Ньютон приписывает этот эксперимент Галилею:

С помощью первых двух Законов и первых двух Следствий Галилей открыл, что при спуске тел наблюдается двойное соотношение времени и что движение снарядов происходит по кривой параболы; опыт согласуется с обоими, если только эти движения немного не задерживаются сопротивлением воздуха.

Аксиомы, или Законы Движения

Это классическая демонстрация того, что когда участвуют два или более измерений, движение в каждом измерении совершенно не зависит от того, что происходит в других измерениях. В этом эксперименте два мяча имеют очень разные горизонтальные скорости, но это не влияет на вертикальное движение. Оба шара стартуют с нулевой вертикальной скоростью и ускоряются с одинаковой скоростью $g$.

Есть способы усовершенствовать эксперимент, чтобы они не срабатывали одновременно. Например, сделайте сопротивление воздуха значительным, сделайте пол неровным, заставьте его огибать горизонт (см. «Пушку Ньютона»), двигайтесь с релятивистской скоростью и так далее. Эти уточнения представляют собой интересные соображения, но смысл исходного эксперимента состоит в том, чтобы продемонстрировать учащемуся независимость осей измерений.

$\endgroup$

$\begingroup$

Если мяч брошен строго горизонтально, то он упадет на землю одновременно с брошенным, но намного дальше от бросающего.

В чем вы ошибаетесь, так это в предположении, что существует горизонтальная сила. Сила броска мяча сообщает ему линейный (горизонтальный) импульс, который сохраняется до тех пор, пока мяч не упадет на землю, когда он преобразуется в тепло или передается другому предмету.

После того, как мяч брошен (без учета сопротивления воздуха), на мяч действует только одна сила: сила тяжести. Это единственная сила, которая заставляет мяч падать. Рука больше не может передавать какую-либо силу, так как мяч покинул ее.

Так как в обоих случаях гравитация является единственной силой, оба мяча упадут на землю одновременно.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Когда вы бросаете мяч, мы предполагаем, что вы бросаете его горизонтально. Это означает, что вы сообщаете мячу только горизонтальную скорость. Его начальная вертикальная скорость равна нулю, как и в случае простого отпускания. Поскольку вертикальное перемещение, скорость и ускорение одинаковы, время должно быть одинаковым. Однако все это может быть верным только в том случае, если сопротивление воздуха пренебрежимо мало, то есть отсутствует горизонтальное торможение.

$\endgroup$

$\begingroup$

Рассмотрим мяч, брошенный с горизонтальной скоростью $u_x$. Пусть вертикальная скорость мяча через время $t$ равна $v_x$. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Горизонтальное движение мяча не зависит от его вертикального движения, так как сила гравитации действует перпендикулярно горизонтальному направлению. Под действием этой силы мяч будет ускоряться в вертикальном направлении вниз, но горизонтальная составляющая скорости $u_x$ останется неизменной, поскольку в горизонтальном направлении не действует никакая составляющая силы.

Так как вертикальная составляющая скорости одинакова в обоих случаях, то шары упадут на землю одновременно.