Когда камень свободно падает вертикально вниз, на него действует только сила тяжести, если пренебречь сопротивлением воздуха. Рассмотрим каждую из перечисленных физических величин:
А) Скорость: Скорость камня увеличивается с течением времени, так как под действием силы тяжести камень ускоряется вниз. В этом случае скорость возрастает линейно с течением времени. Поэтому изменение скорости соответствует варианту 2) Увеличивается.
Б) Ускорение: Поскольку мы пренебрегаем сопротивлением воздуха, единственное ускорение, действующее на камень, — это ускорение свободного падения, которое на Земле примерно равно (9.8 \, \text{м/с}^2). Это ускорение остаётся постоянным в течение всего времени падения. Поэтому изменение ускорения соответствует варианту 1) Не изменяется.
В) Кинетическая энергия: Кинетическая энергия камня определяется формулой ( KE = \frac{1}{2}mv^2 ), где ( m ) — масса камня, а ( v ) — его скорость. Поскольку скорость камня увеличивается, его кинетическая энергия также увеличивается. Поэтому изменение кинетической энергии соответствует варианту 2) Увеличивается.
Г) Потенциальная энергия: Потенциальная энергия определяется формулой ( PE = mgh ), где ( h ) — высота над землёй. По мере падения камня его высота уменьшается, следовательно, потенциальная энергия также уменьшается. Поэтому изменение потенциальной энергии соответствует варианту 3) Уменьшается.
Итак, соответствие между физическими величинами и их изменениями будет следующим:
- А) Скорость — 2) Увеличивается
- Б) Ускорение — 1) Не изменяется
- В) Кинетическая энергия — 2) Увеличивается
- Г) Потенциальная энергия — 3) Уменьшается
