СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
Физика
Cайты, меню, вход, новости


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 6 № 3187

Комета движется по эллиптической орбите вокруг Солнца. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время ее удаления от Солнца и если изменяются, то как? Считаем, что на комету действует только сила тяготения Солнца. Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ   ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

А) Скорость

Б) Ускорение

В) Кинетическая энергия

Г) Потенциальная энергия

Д) Полная механическая энергия

 

1) Не изменяется

2) Только увеличивается по величине

3) Только уменьшается по величине

4) Увеличивается по величине и изменяется по направлению

5) Уменьшается по величине и изменяется по направлению

6) Увеличивается по величине, не изменяется по направлению

7) уменьшается по величине, не изменяется по направлению

 

AБВГД
   

Решение.

При движении кометы по эллиптической орбите вокруг Солнца для кометы выполняется закон сохранения полной механической энергии, поскольку на нее, согласно условию, не действует никаких внешних сил, совершающих работу (Д — 1). Потенциальная энергия кометы связана с расстоянием до Солнца соотношением Поэтому, при удалении кометы от Солнца ее потенциальная энергия по модулю уменьшается, но, поскольку потенциальная энергия отрицательна, по величине она увеличивается (Г — 2). Отсюда, из закона сохранения полной механической энергии получаем, что кинетическая энергия кометы при удалении от Солнца, напротив, уменьшается (В — 3). Поскольку кинетическая энергия уменьшается, заключаем, что величина скорости движения кометы также уменьшается. Так как траектория движения — эллипс, а не прямая, скорость изменяется и по направлению (А — 5). Единственная сила, действующая на комету, — сила притяжения со стороны Солнца, поэтому второй закон Ньютона для кометы в проекции на радиальную ось приобретает вид Таким образом, при удалении от Солнца ускорение кометы уменьшается по величине. Поскольку в любой момент времени ускорение кометы направлено к Солнцу, а комета двигается вокруг него, направление ускорения тоже изменяется (Б — 5).

 

Ответ: 55321.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.4.6 Кинетическая энергия материальной точки, 1.4.7 Потенциальная энергия, 1.4.8 Закон изменения и сохранения механической энергии
Спрятать решение · · Видеокурс ·
Гость 02.05.2012 14:12

при удалении кометы от Солнца, потенциальная энергия уменьшается по величине (Г — 3).

Алексей (Санкт-Петербург)

Добрый день!

Обратите внимание, что потенциальная энергия  — отрицательная величина: минимум энергии достигается при максимальном сближении двух тел, максимум  — при максимальному удалении. Поэтому в решении выбран ответ 2.

Тоже самое справедливо и для более простого выражения для потенциальной энергии тела вблизи поверхности Земли: . Чем выше тело над поверхностью Земли, тем больше его энергия.

Алексей Чернышев (Сочи) 19.05.2012 15:03

Объясните пожалуйста,почему меняет свое направление скорость и ускорение.

Ваш ответ: 33321. Правильный ответ: 55321

Алексей (Санкт-Петербург)

Добрый день!

В решении все написано. Ускорение и скорость  —   это вектора. Скорость всегда направлена по касательной к траектории. Поскольку комета двигается по эллипсу, а не по прямой, вектор скорости обязан поворачиваться. То же самое и с ускорением. Вектор ускорения всегда направлен вдоль силы, то есть к Солнцу. Ускорение не изменялось бы по направлению, только в случае, если бы комета летела на Солнце радиально.

Анастасия Козлова (поселок Ильичево) 28.01.2013 12:21

почему такая формула пот.энергии, а не mgh??

Алексей (Санкт-Петербург)

Добрый день!

Формула работает только вблизи поверхности Земли. Она соответствует однородному гравитационному полю (аналог электрического поля в плоском конденсаторе). Если мы смотрим на Землю целиком, то ее притяжение явно неоднородно, сила притяжения направлена всегда к центру Земли, поэтому и получается такая формула для потенциальной энергии.